2018 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、前年度に見出したアルカン燃料からのスス前駆体の生成過程とアルコール燃料に起因するスス前駆体の酸化過程の相互干渉について、計測対象化学種を増やし、反応モデルの予測結果と計測結果を相互比較することで、反応モデルの検証を行った。さらに、アルコール燃料の反応過程からスス前駆体が生成される条件を見出し、アルコール燃料の添加が常にスス抑制に働くとは限らないことを見出した。また、前年度に見出したメタンの超過濃条件においてスス前駆体の計測結果が実験結果を大きく上回ることに関連し、従来は計測困難であったメタンのスス生成限界を特定することが出来た。さらに、燃料改質による燃料電池への応用を新たな視野に入れて、実験条件および対象燃料を拡大した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
重要な反応経路の特定ができている点で進捗しているが、一部の化学種計測の定性および定量に課題があり、これを改善するための装置構築に時間を要している。全体としてはおおむね計画通りの進捗と判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、反応経路解析、感度解析、量子化学計算等の実施により、モデル予測結果と計測結果の差異を生ずる素反応を特定し、または見落とされている反応経路を特定する。
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