2016 Fiscal Year Research-status Report
高熱伝導性蓄熱体を備えたソーラー天然ガス改質反応システムの開発
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16K06969
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
籏町 剛 新潟大学, 工学部, 技術専門職員 (40456356)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郷右近 展之 新潟大学, 研究推進機構, 准教授 (20361793)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 太陽エネルギー利用 / 潜熱蓄熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、金属系の相変化材料を蓄熱体として組み入れた変動熱源利用型の新規ソーラー天然ガス改質反応システムの開発を最終目的としている。
熱力学平衡計算によると、天然ガス改質における転換率は750℃以上においてほぼ100％となることから、本年度の研究では相変化を伴う金属蓄熱材料として共晶温度が800℃付近にあるCu-Si系と、共晶温度は600℃付近であるが過共晶組成を選択することで750℃以上の融解潜熱を利用できる可能性があるAl-Si系を選定した。これらの合金系蓄熱体について、比熱測定による顕熱蓄熱性能を評価、また共晶組成および過共晶Siの融解による潜熱蓄熱性能を調査した。さらに、太陽熱の熱供給変動における蓄熱・放熱応答性を検討することを目的として、電気炉加熱/放冷による蓄熱・放熱サイクル性能を実験的に検討した。これらの実験的検討において、蓄熱放熱サイクルにおける蓄熱体の雰囲気により蓄熱・放熱応答性が変化し、特に空気雰囲気においては、合金系蓄熱体の表面に酸化膜を形成させることで、蓄熱体内部の酸化を抑制でき、蓄熱体内部は蓄熱・放熱性能を有する相変化型潜熱蓄熱体として機能することを見出した。
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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
蓄熱体の候補材料を選定し、選定した金属合金系潜熱蓄熱材料について顕熱蓄熱性能を評価、また共晶組成および過共晶Siの融解による潜熱蓄熱性能を調査した。潜熱蓄熱温度および熱応答性の観点から、天然ガスのソーラー改質における蓄熱体として使用できる見込みが立っている。くわえて、空気を熱媒とする熱供給システムが、本研究における改質システムの熱供給系に導入できる見通しが立った。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、化学反応を伴わない空気熱媒による潜熱蓄熱システムを開発する。蓄熱材料として選定した金属合金系潜熱蓄熱体を利用し、28年度の得られた結果が蓄熱システムとして性能が得られるかを実験的に検討する。～1000℃の高温空気を蓄熱システムに供給し、ガス流量を変化させながら、蓄熱体の蓄熱・放熱性能を調査することで、ソーラー改質システム化した際の課題・修正点を探索する。また、計算機シミュレーションによる蓄熱システムのモデル化を進め、蓄熱システムの高性能化を検討する。
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| Causes of Carryover |
選定した金属合金系蓄熱体の性能評価により、ソーラー改質システムの潜熱蓄熱体として使用できる見込みが見いだせたため、スクリーニング調査を最小限に抑えることができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
潜熱蓄熱システムの開発に使用し、高温空気流通下における潜熱蓄熱・放熱性能を実験的の評価する。また、計算機シミュレーションによるシステムのモデル化を検討する。
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