2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of next-generation chemical refrigerator based on the crystallinity control of metal salt in nanosized pores of composite sorbent
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18H01766
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
汲田 幹夫 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (60262557)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
児玉 昭雄 金沢大学, 機械工学系, 教授 (30274690)
東 秀憲 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (40294889)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 金属塩複合材料 / 収着冷凍 / 結晶性制御 / 熱・物質移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
吸着式冷凍機の冷熱出力密度を向上させるためには、使用する蓄熱材の冷媒蒸気吸着量の増大と吸脱着速度の迅速化が不可欠である。本研究で新たな蓄熱材として提案している金属塩／陽極酸化アルミニウム複合材では、金属塩の水蒸気収脱着性能の最大化が最も重要な検討事項であり、今年度はそのための多孔質酸化アルミニウム担体および金属塩添着複合材の調製法の確立と複合材の水蒸気収脱着特性に基づくケミカル冷凍機への適用性の評価を実験的および理論的に行い、以下に示す結果を得た。
昨年度と同様に、シュウ酸およびリン酸陽極酸化アルミニウムを担体とする金属塩（CaCl2）添着複合材の調製を行った。シュウ酸陽極酸化アルミニウムでは、二段階陽極酸化処理を含む電解条件と皮膜細孔を拡大するカソード分極条件を適切に設定することで、概ね所望の細孔径（最大115 nm）や皮膜厚（最大95μm）を有する多孔質酸化アルミニウム担体の調製が可能であることを確認した。一方で、大きな細孔の生成が可能なリン酸陽極酸化アルミニウムでは、電解条件を調整することで皮膜厚が昨年度実績値の約2倍、73μmまで上昇した。また、シュウ酸とリン酸からなる混酸浴を用いた陽極酸化処理では、それぞれの単一浴で得られる皮膜の中間的な細孔構造を有する多孔質担体が取得できることを明らかにした。CaCl2／アルミニウム複合材の水蒸気収着特性は、添着したCaCl2の結晶性に強く依存し、細孔壁上のCaCl2層が約3 nmを下回る場合にその非結晶化が起こり、水蒸気収着能が低下する。そして、CaCl2のナノ細孔内添着が水蒸気の脱着性の向上に繋がることと、本複合材が水蒸気の収脱着を良好に繰り返し得ることを確認した。さらに、2次元熱・物質移動モデルに基づく数値解析により、本研究で調製した複合材を適用する収着材熱交換器が他の蓄熱材に比べて高い比冷凍能力を示す可能性が示唆された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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