2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of osmotic heat engine using temperature phase transition materials as working fluid
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17K14851
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
高橋 智輝 日本大学, 生産工学部, 助教 (80535518)
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2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | オスモティックヒートエンジン / 浸透圧発電 / 正浸透法 / 温度相転移材料 / 駆動溶液 / 低品位排熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
４．量子化学計算に基づく低分子化合物／水二成分系の熱力学物性推算と最適DSの選定
初年度に明らかにされた要求性能を満足するDSの創出を行った。具体的には、量子化学計算手法であるCOSMO-RS法を用いた低分子化合物／水二成分系の熱力学物性推算を行い、液-液相平衡の推算から相図の予測を、また気-液-液相平衡における蒸気圧の推算から浸透圧の予測を行った。また、既知のLCST型相転移材料を中心とする100以上の化合物に対して、分子構造と相分離特性および浸透圧特性の関係を体系的に調査した。その結果、良好な性能が見込まれる化合物として、温度応答性多分岐ポリマー型DS、温度応答性イオン液体型DS、温度応答性モルフォリン誘導体型DS、温度／二酸化炭素二重応答性デンドリマー型DSを見出し、これらの作用媒体としての特性について評価・検討を行った。
５．最適DSを用いたOHEの原理検証とプロセス設計
項目１～４で最適化されたDSについて、分離性と透水性を含めたOHEシステムの原理検証を行った。具体的には、DSの再生（分相）速度を実験的に取得し、再生装置と透水装置のスケールを決定した。さらに、53～120℃の低品位排熱および地熱利用を対象とする条件にてフィージビリティスタディを行うことにより、OHE全体のプロセスを設計し、OHEの発電ポテンシャルを理論的に明らかにした。
一方、OHEシステムに用いる半透膜についても研究開発を行い、高耐圧性の付与された正浸透膜の創出に成功した。
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