2021 Fiscal Year Annual Research Report
多孔質粒子層を用いたパッシブ水素生成器のスケールアップ手法の開発
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19K04212
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
奥山 邦人 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60204153)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 多孔質粒子層 / 液体燃料 / 水素生成 / 毛管力 / パッシブプロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
触媒を担持した多孔質粒子充填層反応管の下端をメタノール液に浸し側面加熱した際の水素生成は化学再生によるエネルギー変換の高効率化などに資する。処理量増加のため管径を増大した際の乾燥域（反応域）への蒸発域の侵入（二次元分布）について実験と理論から調べ, プロセス効率を低下させることなくスケールアップするための指針を得ることを目的として研究を行った。
初年度（令和元年度）は, 管径の増加とともに二次元分布が形成することを実験により確認するとともに, 乾燥域の形成形態を流体力学的視点（圧力損失, 毛管力, 重力の釣り合いなど）から考察した。
昨年度（令和2年度）は, 半径方向の乾燥域と気液二相域の形成に関わる二次元効果について理論と実験から検討し, また二次元分布形成に対する多孔質粒子物性の影響について実験により検討した。
最終年度（令和3年度）, 大直径の充填層を用いた反応実験に基づき, 二次元分布の形成形態と温度分布の流れ方向への変化, 温度分布への乾燥開始位置の影響や反応の影響を確認するとともに, 半径方向温度分布の反応収率への影響の定量的検討を行った。また層半径方向の液流動の理論モデルによる解析的検討を進め, 蒸発域が乾燥域のコア部に入り込む二次元温度分布とそれによるプロセス効率の低下は管軸に垂直な方向の毛管力による液供給作用により生じにくいことを示した。
以上の結果から, 充填層径が大きい場合も収率を低下させることなく反応生成物を得るには, 例えば, [乾燥域]と[気液二相域／液相域]間にスペースを設ける方法や乾燥域に粒径の大きい多孔質粒子を充填する複合粒子層とする方法などにより, 予め毛管力によって液体が乾燥域内に入り込まないようにすることが, スケールアップのための手法として考えられる。
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Research Products
(1 results)
