Physical Mechanism of superheated Steam Generation by Controlling Microstructure of Porous Surface

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K03944
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 田中 美香子 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助手 (00467060)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 昌司 九州大学, 工学研究院, 教授 (10377088)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 多孔質 / 界面反応 / 水素 / ２相流

Outline of Annual Research Achievements

昨年度から引き続き，多孔体表面の微細構造制御による超高温エタノール水蒸気からの水素生成の物理機構を調べるために，空隙率や熱伝導率を変化させた耐熱煉瓦ブロック（イソライト製，B2,B3,C2)で多孔質試験体を構成することにより，本研究を遂行した．それぞれの無触媒の耐熱煉瓦ブロック試験体の中心に7mmの孔を設け，中心部を150Wで加熱すると加熱開始後数秒で高温エタノール水蒸気と水素を生成することができた．多孔質体中央に設けた孔の加熱によって多孔質体試験部では，①孔試験面付近の微少かつ多孔質体のメニスカス部におけるエタノール水溶液の蒸発と過熱エタノール蒸気の生成，②供給エタノール水溶液の予熱，③毛管力による液の吸 (加熱部への供給)，の3つの過程が同時に進行することを改めて確認した．これらの結果より，熱源からの熱のみにより，水素生成までのプロセスを単純な構造と材料の 一の多孔質体でパッシブに行うことができることを確認した。これらの結果を用いて，エタノールと水の割合を変化させた場合に，耐熱煉瓦ブロック（イソライト製，C1，B2,B3,C2)を用いた水素生成にどのような影響を与えるかを調べた．その結果，孔 面付近の微少かつ多数のメニスカス部におけるエタノール水溶液の蒸発と過熱エタノール蒸 の生成に熱が使用されるのではなく，供給エタノール水溶液の予熱にばかり熱が使用されているため，水の割合が少ない方が水素生成効率が高いことが判明した．水素生成効率を上げるためには，耐熱煉瓦ブロックのアルミナ組成の比と，エタノール水溶液濃度の両方が重要であることが判明した．