2022 Fiscal Year Annual Research Report
未利用熱駆動ケミカルヒートポンプ実用化のための溶液開発に着目した高効率化の検討
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20K04302
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
小倉 裕直 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40253554)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣瀬 裕二 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (60400991)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ケミカルヒートポンプ / 冷熱生成 / 蒸発平衡 / 蒸発速度 / 熱交換媒体 / 潜熱蓄熱媒体 / 太陽集熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化石燃料や電力等をほとんど用いない未利用熱駆動ケミカルヒートポンプ(CHP)の実用化を目指し、本研究では反応溶液の蒸発/凝縮速度や平衡圧力が化学蓄・放熱速度に適合していないことや、装置内外での熱交換媒体循環時のエネルギーロス等の反応材開発に比べて後回しにされてきた溶液の性能向上を検討した。
蒸発/凝縮溶液については、より低温低圧で作動する新規気液相変化媒体の開発を、特に-20℃レベル以下の冷凍モードで検討した。初年度から高分子であるポリエチレングリコール(PEG)等をEG水溶液に入れて溶液の飽和蒸気圧を測定したところ、凝固点は降下した一方で水蒸気圧の低下はわずかに留めることができた。最終年度では蒸発速度の検討を行い、水溶液温度が228 Kにおいても反応器条件によっては蒸発律速ではなく252 K以上の蒸発速度すなわち冷熱生成出力が得られる可能性が示された。
熱交換媒体溶液については、広い温度・流速範囲で流動・伝熱を制御可能な新規分散系の、CHP装置への適用を検討した。初年度から2年度では、100℃以上で使用できる熱交換媒体として融解潜熱が大きく融点も高い蓄熱材であるエリスリトールをシリコンオイルに加えた系による熱輸送量向上の検討を実験および数値解析により行った。オレイルアルコールを添加することで圧力損失が小さくなり、エリスリトール含率10 wt%までは管路に通してもオイルのみの場合に比べ圧力損失や放熱ロスが大きく変化せず、輸送可能エネルギー量を最大3倍程度まで増やすことができた。最終年度では、実際にソーラーCHP装置内の太陽集熱器から反応器迄の熱媒循環システムによる実験および数値解析による評価を行った。混合熱媒体の温度を集熱器で融点以下から上昇させることでエリスリトールの融解量が大きくなりオイル単体の1.3倍程度の熱回収量が得られた。さらにその機構を熱流体解析により説明できた。
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Research Products
(3 results)
