2021 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロスケール反応熱循環機構を持つエクセルギー再生型酸素製造デバイスの開発
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19H02653
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
能村 貴宏 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50714523)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
國貞 雄治 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00591075)
坂口 紀史 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70344489)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エクセルギー / 酸素 / 蓄熱 / マイクロカプセル / ブラウンミラーライト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)新規酸素吸蔵材料の探求と性能向上 本年度は、酸素吸蔵材の作動温度の低減と、酸素吸蔵材の作動温度を蓄熱材作動温度近傍へ微調整することを主眼とした検討を実施した。その結果、前年度までに開発したSrドープ材料において、想定している蓄熱材との作動温度の一致を達成した。
2)反応熱循環型酸素製造デバイスの開発 本年度はPSA試験装置を用いて、酸素製造デバイスの酸素吸脱蔵特性、伝熱特性を調査した。直径3mm程度の酸素吸蔵材ペレットと潜熱蓄熱ペレットを作製し、これらを混合充填することで、反応熱循環型酸素製造デバイスとした。酸素吸蔵材ペレットのみを充填した酸素製造デバイスでは、吸蔵時に大きな発熱が観察されるものの流入空気に吸収される熱量は発生した熱量に対して30%以下であり、大部分が酸素吸蔵材ペレットに蓄積され反応層の温度が約30K程度変動した。一方、反応熱循環型酸素製造デバイスでは、発生した反応熱が蓄熱ペレットに温度差10K程度を駆動力として熱伝導し、温度変動を緩和できることが明らかとなった。駆動力となる温度差を低減することでエクセルギー損失が低減され理想的な熱循環に近づくため、今後蓄熱材と吸蔵材が一体となったデバイスの開発が期待される。
3)プロセスシミュレーションによる新規酸素製造プロセスの設計 新規酸素製造プロセスの試設計を実施した。その成果として、CO2をキャリアガスとして利用する新たな「酸素置換法」が見出された。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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