2016 Fiscal Year Annual Research Report
反応帯分離リアクタによるすす前駆体生成過程の選択的計測とモデル構築
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16H06068
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中村 寿 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40444020)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 燃焼 / すす / 改質 / 酸化 / 分析化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
燃料過濃条件の燃焼では、酸化反応・改質反応・前駆体成長反応・すす生成反応など複数の複雑な反応が火炎帯のごく薄い領域（一般には1 mm以下）で進行するため、各反応の素過程を調べることは難しい。本研究では、独自の反応帯分離リアクタを用いて、主にすす生成前の前駆体生成までを対象として、各反応帯を分離定在させ、この分離反応帯に対する極微量オンラインガスサンプリング法を構築し、様々な分析法に適用することで、各反応帯で生成される化学種の定性・定量を行う。得られた計測結果を各種反応モデルの予測結果と比較検証することで、モデル予測の改善を行う。また、各種燃料および各種すす制御添加剤を対象とすることで、添加剤の前駆体抑制メカニズムの解明、最適添加剤の選定コンセプト創出を行う。
当該年度は、既存のGCおよびGC/MSに対して、反応帯分離リアクタに適合させた極微量オンラインガスサンプリングを構築し、実験の初期データ取得を行った。特に、メタンを燃料とした場合に、基礎実験系では調べることが難しいメタン/空気予混合気のすす生成限界を計測し、これが他の低級アルカンと比較して特異的なふるまいを示すことを見出した。また、既存モデルによる予測はいくつかの化学種について特異的に過大・過小評価することを見出し、基盤となる比較的小さい化学種を対象としたモデル検証を進めた。得られた結果を元に、今後に定性・定量する化学種とそれらの分析方法を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
一部計測対象化学種について、当初想定よりも濃度の低い実験結果が得られたことから、これを定量するために必要な標準ガスや機器の手配および実験に時間を要したことから、やや遅れを生じた。しかしながら、想定のずれは既存モデルの過大評価に依るため、モデル検証を進める意義を再確認できた点において、研究成果の意義は大きいと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、サンプリング方法や分析方法の改良により、定性・定量対象の化学種を増やし、また、実験対象の条件（温度・当量比・燃料）を増やすことで、モデル検証に資する実験データを増やす。また、モデル検証を通じて、モデルの改良を志向する。
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Research Products
(5 results)
