ケミカルヒートポンプ材料開発およびシステム評価

Research Project

Project/Area Number	12J08320
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Research Field	Energy engineering
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	石飛宏和東京工業大学, 大学院・理工学研究科(工学系), 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2012
Project Status	Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help	¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords	ケミカルヒートポンプ / 化学蓄熱 / 気固反応 / 反応速度 / 水酸化マグネシウム / 希土類
Research Abstract	新しいケミカルヒートポンプ材料を評価するにあたっては,熱出力密度(材料の単位重量あたりの熱出力量)が重要な指標となる.材料の候補である希土類複合水酸化物は,脱水反応熱の報告がなく,今までは熱出力密度を評価できなかった.そこで,本研究では希土類複合水酸化物の脱水反応熱を示差走査熱量測定により実測し,希土類ケミカルヒートポンプ材料の熱出力密度を評価した.脱水(吸熱〉反応温度が300℃,水和(発熱)反応温度が110℃,水蒸気分圧が7.4kPaの条件においては,ランタン(La)とイットリウム(Y)の複合水酸化物であるLaα50Yα50(OH)3が最も高い熱出力密度(282kJ kg^<-1>)を示すことを示した.本条件におけるLao茄Yo50(OH)3の熱出力密度は既往材料(Mg(OH)_2)の2倍以上であった. また,塩化リチウム修飾水酸化マグネシウム(Licl/Mg(OH)_2)系ケミカルヒートポンプのエクセルギー解析を行うためには,材料の脱水/水和反応速度に関する知見が必要である.本研究では,塩化リチウム修飾酸化マグネシウム(LiCl/MgO)の水和反応について速度論的検討を行った.熱重量測定の結果より,水蒸気分圧が57.8kPaの条件では,水和反応温度110-150℃においては生成物層におけるH_2Oの拡散が総括の反応速度の律速段階であることを明らかにした.また,水蒸気分圧57.8kPa,水和反応温度180-200℃においては塩化リチウムn水和物によるH_2Oの吸収が律速段階であることを明らかにした.以上の結果より,LiCl/MgOの水和反応速度式を提出した.