| Project/Area Number |
20J12398
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 伸太郎 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 燃焼 / 化学反応 / フッ化炭化水素 / 詳細化学反応機構 / 冷媒 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，燃焼性を有するフッ化炭化水素冷媒の特異な着火特性評価を行い，正確な燃焼反応モデルを構築することを目標としている．初めに申請者は独自の反応管試験装置を用いて，冷媒の正確な着火特性データを取得するとともに，系を模擬した数値計算を用いて着火に寄与度が大きい中間化学種を特定する．取得された精緻な着火特性データから，特異な着火現象の解明に取り組む．さらに化学種分析を行い，数値計算結果と比較することで，既存の反応モデルの改善点を挙げる．素反応は，実験・量子計算から改めて反応パラメータを推定する．複数の実験および量子計算より構築されたモデルは，実際の火災や事故現場を想定したCFD計算に応用される．
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度、前年度に引き続き、可燃性冷媒の燃焼性解明に向けた研究に取り組んだ。国内外の学会で研究成果を発表、特に可燃性冷媒分子内のフッ素と水素の比が、試料の反応性に及ぼす影響を明らかにし、冷媒の反応性を包括的に評価する指標を示した。複数の冷媒組成の反応性評価からこれまで燃焼性が低いとされてきたフッ素の割合が多い冷媒において、反応性が高くなる傾向を見いだした。この結果は従来の冷媒燃焼性リスク評価の前提を覆すものであった。さらに今年度は、新冷媒として電気自動車への採用が期待されるオレフィン系の冷媒に着目し、研究を行った。反応管実験によって代表的なオレフィン系冷媒である2,3,3,3テトラフルオロプロペンの化学種分布データを取得し、そのデータをもとに新たな燃焼反応モデルを構築した。また、従来のモデルと今回構築したモデルで、2,3,3,3テトラフルオロプロペンの着火遅れ時間に大きな差異があることを発見した。この知見は、2,3,3,3テトラフルオロプロペンが今後、電気自動車等に採用される上で、火災安全の観点から重要な示唆となった。この研究成果は基礎燃焼学分野で最も権威ある国際学術誌Combustion and Flame(IF: 4.570)に投稿準備中である。その他にも令和2年度から、冷媒の燃焼性研究を発展させた、リチウムイオン電池の発火原因解明を図る研究を進めている。特に電解液溶媒の反応性に着目し、溶媒として広く利用されている炭酸エステルの気相反応性を明らかにしつつある。反応管実験で取得した化学種分布データをもとに炭酸エチルメチルの気相反応の燃焼反応モデルを世界に先駆けて構築している。この研究結果については、Combustion and Flameに採択され、筆頭著者として原著論文が公開された。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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