2021 Fiscal Year Annual Research Report
Complete clean-up technology of marine diesel engine emission using plasma hybrid processing
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20H02374
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
大久保 雅章 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40223763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒木 智之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00326274)
山崎 晴彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10780900)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 舶用機関・燃料 / 環境技術 / ディーゼルエンジン / プラズマ / 排ガス発生制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラズマ複合プロセスによる舶用ディーゼルエンジンの排気完全無害化技術の開発に関し，引き続き前年度の研究を継続し，不足点の検討を重点的に行ってきた。セラミックディーゼル微粒子フィルタ(Diesel Particulate Filter, DPF)やプラズマ装置に捕集された微粒子の非熱大気圧プラズマによる新規な燃焼再生方式を舶用重油燃料駆動ディーゼルエンジンに対して実証，最適化する。実施内容は以下の通りである。
１．リアクタの最適化：DPFハニカム内部や集塵装置内で非熱プラズマを形成するのに適した電極構造をもつ，プラズマリアクタを何種類か試作し，内部の放電状態の観測（写真，ビデオ撮影）や微粒子排ガス処理性能の試験を行った。
２．プラズマパラメータ計測：プラズマの電子温度Te，電子数密度Neの計測を行う。バリア種類，厚さの影響，ハニカム存在有無，ガス種（水分，酸素，CO2等の影響）を計測ならびにパルス放電シミュレーションで検討した。
３．直接再生実験：1, 2の結果を基礎として，現有の高電圧集塵プラズマ分解装置装置 (20 kV, 1 kHz) により非熱プラズマをリアクタ内部に発生させ，コンパクトな装置によりPMを完全燃焼する技術の確証実験とDPF再生時間の短縮(1/20)を目指した研究を引き続き継続して行った。
４．非熱プラズマの数値シミュレーションと実験的検証：Te, Ne，電離状態の解析をESI Group社のCFD-ACE+を使用し，シミュレーションを行った。完成した数値モデルにより，新規有用プロセスの開拓と実験的検証を行った。今年度は半乾式プラズマケミカルプロセスによるNOx除去に関するシミレーションを継続して行いNOx処理性能最適化に関する成果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究項目は，（１）リアクタの最適化，（２）プラズマパラメータ計測，（３）直接再生実験，（４）大気圧非熱プラズマの数値シミュレーション，（５）半乾式プラズマケミカルプロセスNOx除去シミレーション，（６）プラズマ処理連続実験，の６つであるが，（２）を除き今年度もひととおりの試験，解析を継続して実施することができた。（２）に関しては今年度は数値シミレーションを中心にした解析を実施した。当初の計画通り，不足分を来年度以後も十分に行っていく。また，成果の公表にもさらに力を入れ，大型プラズマ装置排ガス処理に関する解説論文の出版を2021年度中に行い，投稿，受理，出版を完了した。（６）の実験に関しては，2021年度中は希ガス脱着とプラズマ触媒を利用し詳細な性能試験を実施し分析を終えた段階である。試験を継続し，装置の改良を実施し，成果を発表して，来年度にさらに高い性能が実証でき，研究を完成させるような研究計画を作成中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き，前期（１）～（６）の実験，解析ならびにシミュレーションを継続して推進する。大学のラボ実験やシミュレーション研究を行う上での問題点は特に発生していない。研究期間中に，企業内に設置している大型の船舶ディーゼルエンジンあるいは燃焼装置での試験の実施や実船試験などを実施すべく，関連企業に提案，調整，打ち合わせを引き続き行っている。大学でのラボ試験や性能予測シミュレーションが成功裏に終われば，これらの大規模実証試験の実施もスムーズに実現できると考えている。
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[Journal Article] Simultaneous Removal of VOCs and Nanoparticle Using a Wet-Type Catalytic Nonthermal Plasma Reactor2021
Author(s)
T. Shimada, K. Kishimoto, H. Yamasaki, T. Kuroki, J. Kang, D. Kim, T. Yagi, and M. Okubo
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Journal Title
Abstracts for EAPETEA-8, The 8th East Asia Joint Symposium on Plasma and Electrostatics Technologies for Environmental Applications, Xi’an, October 19
Volume: 1
Pages: 1-1
Int'l Joint Research
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