ヘザー・ウィラウアー
ヘザー・ウィラウアー
ウィラウアー氏は合成燃料のサンプルを披露した
生まれる1974年（51～52歳）
市民権アメリカ合衆国
母校ベリーカレッジアラバマ大学
知られている海水からの合成燃料
科学者としてのキャリア
フィールド分析化学
機関アメリカ海軍研究所

ヘザー・D・ウィラウアー（1974年生まれ）は、ワシントンD.C.のアメリカ海軍研究所（NRL）に勤務するアメリカの分析化学者兼発明家です。研究チームを率いるウィラウアーは、従来の水電気分解で回収した水素（H 2）と並行して、海水から溶存二酸化炭素（CO 2 ）を除去する方法の特許を取得しています。ウィラウアーはまた、海軍航空機用ジェット燃料の合成にあたり、一酸化炭素（CO）と水素ガスを複合炭化水素液体に再結合させる連続フィッシャー・トロプシュ反応に必要な触媒の改良にも取り組んでいます。

海軍にとって特に重要なのは、海を越えたジェット燃料の長距離輸送に過度に依存することなく、遠隔地における海軍航空作戦を維持できる可能性です。海軍はまた、海水成分から抽出した水素と二酸化炭素から灯油を合成できる陸上施設の建設の可能性も検討しています。大量の水素を製造するには水電気分解に非常に大きな電力が必要となるため、戦略的な立地にある海に近い離島に建設される陸上産業施設に燃料を供給するには、原子力発電所または海洋温度差発電（OTEC）が不可欠です。

教育

ウィラウアーはジョージア州のベリー大学に入学し、1996年に化学の学士号を取得して卒業した。[ 1 ] 1999年半ば、彼女はアラバマ州ガルフショアーズで開催された第11回国際水性二相系分配会議に参加した。[ 2 ] 2002年にアラバマ大学で分析化学の博士号を取得し、「ABSにおける相挙動と溶質分配の基礎と製紙業界への応用」という論文を執筆した。「ABS」は「水性二相系」の略語である。[ 3 ]彼女はNRLで准研究員として働き始め、2004年に研究化学者に昇進した。[ 1 ]

キャリア

ウィラウアーはベリー大学卒業後、二相系と相転移の研究を始めました。1998年には、繊維製造廃液から貴重な染料を回収する可能性を探るため、水性二相系（ABS）を研究しました。彼女はイオンと触媒について研究しました。[ 4 ]

NRLのウィラウアー

2000年代にウィラウアーは、フィッシャー・トロプシュ法を用いて海水からCO2とH2を抽出する方法の研究を始めました。[5]彼女はまた、改質鉄(Fe)触媒を調査し、これらの分子をジェット燃料に再結合するためのゼオライト(ナノ多孔性アルミノケイ酸塩)触媒担体を研究しました。

これまでの研究では、海水中の無機炭素種中で優勢（モル分率96%）である重炭酸イオン（HCO 3 – ）の形のCO 2は、経済的に海水から除去することはできないと結論付けられていました。 [ 6 ]しかし、陽イオン透過膜を備えた改造電気分解セル（三室電気化学的酸性化セルと呼ばれる）を使用して海水を酸性化することにより、 [ 7 ] pH 6未満でHCO 3 –を経済的にCO 2に変換し、抽出収率を向上させることができます。2011年1月、NRLはフロリダ州キーウェスト海軍航空基地に海水電気分解セルのプロトタイプを設置しました。[ 8 ]

2017年、ウィラウアーらは、海水からのCO2抽出装置である電解陽イオン交換モジュール（E-CEM）の特許を取得しました。E-CEMは、海水からの合成燃料製造における「重要なステップ」とされています。特許には、フェリス・ディマシオ、デニス・R・ハーディ、ジェフリー・ボールドウィン、マシュー・ブラッドリー、ジェームズ・モリス、ラマゴパル・アナント、フレデリック・W・ウィリアムズらの研究員名が記載されています。[ 9 ]

ジェット燃料合成の実現可能性

Willauerら（2012）は、海水から1日あたり最大10万米ガロン（380,000リットル）のジェット燃料を1ガロンあたり3～6ドルのコストで合成できると推定しました。[ 10 ] [ 11 ] [ 7 ] Willauerら（2014）は、フィッシャー・トロプシュ触媒を改変することで、メタノールや天然ガスなどのさまざまな燃料や、ジェット燃料の構成要素として使用できる オレフィンを合成できることを示しました。

Willauerらは、 1 ガロンのジェット燃料を合成するために必要な 量の水素と CO2 を得るには、約 23,000 米ガロン (87,000 リットル) の海水をこのプロセスに通す必要があると計算しました。

海水が選ばれたのは、大気中の140倍もの二酸化炭素を体積比で含み、従来の水電気分解でも水素を生成できるためである。海水を処理する装置は、空気を処理する装置よりもはるかに小型である。ウィラウアーは、海水が合成ジェット燃料の原料として「最良の選択肢」であると考えた。[ 12 ] [ 13 ] 2014年4月時点で、ウィラウアーのチームは軍用ジェット機に必要な品質基準を満たす燃料をまだ製造していなかったが、[ 14 ] [ 15 ] 2013年9月には、この燃料を使って一般的な2ストローク内燃機関を搭載したラジコン模型飛行機を飛ばすことに成功した。[ 8 ]

このプロセスには相当量の電力[ 11 ] （主に水の電気分解による水素製造に約250MW 、また少量ではあるが海水からの二酸化炭素回収にも必要）が必要であるため[11]、大型船舶、さらには原子力航空母艦でさえも実施することはできない。フィッシャー・トロプシュ法に必要な2つの主要成分である水素と二酸化炭素（実際には二酸化炭素）を得るために海水を処理するための施設は、戦略的に遠隔地にある島々 （例えばハワイ、グアム、ディエゴガルシア）の海に近い陸上に建設し、原子炉または海洋温度差発電（OTEC）によって稼働させる必要がある。

出版物

論文

  • Jonathan G. Huddleston、Heather D. Willauer、Kathy R. Boaz、Robin D. Rogers (1998年6月26日). 「水性二相性抽出クロマトグラフィー樹脂を用いた食品着色料の分離・回収」. Journal of Chromatography B. 711 ( 1–2 ) : 237–244 . doi : 10.1016/S0378-4347(97)00662-2 . PMID  9699992 .
  • Robin D. Rogers、Heather D. Willauer、Scott T. Griffin、Jonathan G. Huddleston (1998年6月26日). 「水性二相系における小有機分子の分配」. Journal of Chromatography B. 711 ( 1–2 ) : 255–263 . doi : 10.1016/S0378-4347(97)00661-0 . PMID  9699994 .
  • Heather D. Willauer、Jonathan G. Huddleston、Scott T. Griffin、Robin D. Rogers (1999). 「二相性水溶液中における芳香族分子の分配」. Separation Science and Technology . 34 ( 6–7 ): 1069–1090 . doi : 10.1080/01496399908951081 .
  • Jonathan G. Huddleston; Heather D. Willauer; Robin D. Rogers (2000年6月23日). 「ポリエチレングリコール-塩二相水溶液系におけるソルバトクロミズム研究」. Journal of Chromatography B. 743 ( 1–2 ) : 137– 149. doi : 10.1016/S0378-4347(00)00230-9 . PMID  10942281 .
  • Mian Li、Heather D. Willauer、Jonathan G. Huddleston、Robin D. Rogers (2001). 「製紙プロセスにおけるポリマーベース水性二相抽出技術に対する温度の影響」Separation Science and Technology . 36 ( 5–6 ): 835–847 . doi : 10.1081 /SS-100103623 . S2CID  96760221 .
  • Heather D. Willauer、Jonathan G. Huddleston、Robin D. Rogers (2002年5月). 「ポリエチレングリコールと塩からなる水性二相系の溶媒特性：相間のメチレン基移動の自由エネルギーと線形溶媒和エネルギー関係によって特徴付けられる」Industrial & Engineering Chemistry Research . 41 (11): 2591– 2601. doi : 10.1021/ie0107800 .
  • アン・E・ヴィッサー、W・マシュー・ライヒェルト、リチャード・P・スワトロスキー、ヘザー・D・ウィラウアー、ジョナサン・G・ハドルストン、ロビン・D・ロジャース（2002年7月）「23：親水性および疎水性イオン液体の特性評価：液液分離における揮発性有機化合物の代替」ロビン・D・ロジャース、ケネス・R・セドン（編）『イオン液体』ACSシンポジウムシリーズ、第818巻、pp.  289– 303. doi : 10.1021/bk-2002-0818.ch023 . ISBN 978-0-8412-3789-6。
  • Heather D. Willauer、John Hoover、Frederick W. Williams、George W. Mushrush（2004年1月）「ジェット燃料の可燃性評価のための改良型自動噴霧器の構築」『Petroleum Science & Technology』
  • ジョージ・W・マッシュラッシュ、ジェームズ・H・ウィン、ヘザー・D・ウィラウアー、クリストファー・T・ロイド、ジャネット・M・ヒューズ、エルナ・J・ビール (2004). 「ディーゼル燃料の混合原料としてのリサイクル大豆食用油」『インダストリアル・エンジニアリング・ケミストリー・リサーチ』43 (16).
  • Heather D. Willauer、Ramagopal Ananth、John B. Hoover、George W. Mushrush、Frederick W. Williams (2004年11月). 「自動ロータリーアトマイザーの批判的評価」. Petroleum Science & Technology .
  • ジョージ・W・マッシュラッシュ、ヘザー・D・ウィラウアー、ジョン・フーバー、ジーン・ベイリー、フレデリック・W・ウィリアムズ（2005年1月）「石油系油圧作動油の可燃性と特性」『石油科学技術』
  • 「不安定反応とリサイクル大豆由来バイオディーゼル燃料液。ジョージ・W・マッシュラッシュ、ジェームズ・H・ウィン、クリストファー・T・ロイド、ヘザー・ウィラウアー、ジャネット・M・ヒューズ」『エネルギー源』2005年1月号。
  • Heather D. Willauer、John B. Hoover、George W. Mushrush、Frederick W. Williams (2005年3月21日)。「回転式噴霧器を用いたジェット燃料エアロゾルの評価」。第4回米国燃焼研究所合同会議。2016年3月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年6月17日閲覧。
  • HD Willauer、DR Hardy、F. DiMascio、RW Dorner、FW Williams (2010). 「海水からの合成燃料」(PDF) . NRL Review . 米国海軍研究所: 153– 154. 2013年3月6日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2014年6月17日閲覧。
  • Ramagopal Ananth、Heather D. Willauer、John P. Farley、Frederick W. Williams (2012). 「微細水ミストが閉じ込められた爆風に及ぼす影響」. Fire Technology . 48 (3): 641– 675. doi : 10.1007/s10694-010-0156-y . S2CID  109720753 .
  • Heather D. Willauer、Dennis R. Hardy、Kenneth R. Schultz、Frederick W. Williams (2012). 「二酸化炭素と水素を用いた海上ジェット燃料製造の実現可能性と現在の推定資本コスト」Journal of Renewable and Sustainable Energy . 4 (3): 033111. doi : 10.1063/1.4719723 . S2CID  109523882 .

特許

参考文献

  1. ^ a bラーソン、ドン（2013年6月16日）「原子力における機会 - オハイオ州立大学第2回原子力発電フォーラム、2013年9月19日」。トリウム財団によるエネルギー。 2014年6月18日閲覧。
  2. ^ 「参加者リスト」（PDF）。アラバマ州ガルフショアーズ：第11回水性二相系における分配に関する国際会議。1999年6月27日～7月2日。 2008年5月18日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2014年6月17日閲覧。
  3. ^ Willauer, Heather D. (2002). ABSにおける相挙動と溶質分配の基礎と製紙産業への応用(学位論文). アラバマ州タスカルーサ：アラバマ大学化学科.
  4. ^ Jonathan G. Huddleston; Heather D. Willauer; Kathy R. Boaz; Robin D. Rogers (1998年6月26日). 「水性二相性抽出クロマトグラフィー樹脂を用いた食品着色料の分離・回収」. Journal of Chromatography B. 711 ( 1–2 ) : 237– 244. doi : 10.1016/S0378-4347(97)00662-2 . PMID 9699992 . 
  5. ^パリー、ダニエル（2012年9月24日）「艦隊の燃料補給、海軍は海に目を向ける」海軍研究所ニュース。2018年2月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年6月18日閲覧。
  6. ^ HD Willauer; DR Hardy; F. DiMascio; RW Dorner; FW Williams (2010). 「海水からの合成燃料」(PDF) . NRL Review . 米国海軍研究所: 153– 154. 2013年3月6日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2021年7月15日閲覧。
  7. ^ a b Szondy, David (2012年9月26日). 「米海軍、海水からの燃料採取を検討中」GizMag .
  8. ^ a bパリー、ダニエル（2014年4月7日）「スケールモデルWWIIクラフト、海からの燃料供給コンセプトで飛行」海軍研究所ニュース。2017年8月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年6月18日閲覧。
  9. ^パリー、ダニエル（2017年10月3日）「NRLが炭素回収装置の米国特許を取得：海水からの合成燃料生産における重要なステップ」海軍研究所。2020年7月22日閲覧。
  10. ^ Willauer, Heather; Morse, James; Baldwin, Jeffrey. 「6.1 新たなスタート：CO2廃棄物の高エネルギー分子への変換（2015年度～2019年度）」（PDF）。NRL 。海軍研究所。2021年10月6日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2022年1月25日閲覧。
  11. ^ a b c Heather D. Willauer、Dennis R. Hardy、Kenneth R. Schultz、Frederick W. Williams (2012). 「二酸化炭素と水素を用いた海上ジェット燃料生産の実現可能性と現在の推定資本コスト」Journal of Renewable and Sustainable Energy . 4 (33111): 033111. doi : 10.1063/1.4719723 . S2CID 109523882 . 
  12. ^ Tozer, Jessica L. (2014年4月11日). 「エネルギーの自立：海水から燃料を作る」 . Armed with Science . 米国国防総省. 2014年4月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年7月10日閲覧。
  13. ^マリーナ・コーレン（2013年12月13日）「未来の戦艦の燃料は何だろう？」ナショナル・ジャーナルアクセスが閉じられたアイコン（パスワード保護）
  14. ^タッカー、パトリック（2014年4月10日）「海軍が海水をジェット燃料に変えた」 Defense One誌。
  15. ^アーンスト、ダグラス（2014年4月10日） 「米海軍、海水をジェット燃料に転換」ワシントン・タイムズ。
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