2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of phase-change-material loaded adsorbents for realization of isothermal and adiabatic adsorption process
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16K14455
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
迫田 章義 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30170658)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小倉 賢 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50298155)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 吸着熱制御 / 相変化物質 / 機能性吸着剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、吸着プロセスで発生する吸脱着熱を迅速に制御するためにPCM(相変化物質)を内包した吸着剤を開発し、その応用法を開拓することを最終的な目的としている。
本年度は、前年度に開発したメソ孔への気相導入法を用いて、引き続きメソ孔内でのPCMの融解挙動（融点・融解熱）について、さらにPCMの種類の範囲を広げて検討した。特に、ミクロ孔を吸着サイトとし、メソ孔にPCMを担持することによって吸着熱の吸収・放出に利用することを想定し、ミクロ孔内（特にここでターゲットとしているのは5Å以下のミクロ孔）には侵入できず、メソ孔（もしくはさらに大きな細孔）にのみ侵入することができる傘高いPCM（具体的にはベンゼン誘導体）について検討を行った。しかしながら、これらは沸点が高く、気相導入を行うことが難しいほか、導入しても融点や融解熱の観点から実用に耐えないことがわかった。このことから、ミクロ孔を吸着サイトとし、メソ孔にPCMを担持することは現状では難しいとの認識に至った。このため、前年度に性能をある程度確保できている鎖状PCMを用いて、カーボンナノチューブの外表面を官能基で修飾するなどして、外表面に吸着サイトを持たせ、内部の中空空間（メソ孔）にPCMを担持した吸着剤（前年度試作済み）を用いて、その有効性を検証することとした。具体的には、小型カラム試験装置を試作し、吸着量、熱の出入りを追跡することによって、吸着熱がどの程度迅速にPCMに吸収されるのかを検討した。しかし、非常に細いカラムを使用してしまったため、外部への熱の放出が支配的な系となってしまっており、従来の系（PCMカプセルを吸着剤と混ぜ合わせ、カラムに充填した系）との違いを明確に証明するまでには至らなかった。しかし、計算上では十分に迅速に吸着熱を吸収可能であると試算されており、今後実験的にこれらを証明していく必要がある。
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