2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of Near-wall Combustion Mechanism for New Flame-based Surface Functionalized Process
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21H04539
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 雄二 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80222066)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤松 史光 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10231812)
堀 司 大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (40744066)
范 勇 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40748662)
齋木 悠 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550499)
李 敏赫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (80828426)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | アンモニア / 表面反応 / 窒化 / LIF / 表面硬さ / ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は主として次の取組みを行った．
1)壁面近傍の化学種の精密計測:アンモニア火炎を加熱壁に衝突させた系において，アンモニア火炎のNH3-TALIF，NH2自発光計測，NH-LIFを行い， 壁面近傍の化学種分布を調べ，ノズルを壁面に近づけた場合に開いた火炎が形成され，噴流中心ではアンモニア混合気が直接壁面に衝突するのに対し，周辺では火炎帯が形成されてアンモニアが消費されるため，アンモニアよりもNH2の方が濃度が高い領域が生じることが明らかになった．また，この領域においても壁面の窒化が生じることから，アンモニアだけでなくNH2も窒化に影響することを示した．
2)アンモニア火炎における窒化プロセスの検討:アンモニア火炎を加熱壁に衝突させ，表面硬さおよび壁面材料中の窒素原子濃度をそれぞれナノインデンター， 波長分散型X線分光法(WDS)により計測し，壁温が上昇するとアンモニアの表面反応による分解率は顕著に増大するものの，発生する窒素原子の再結合が相対的に速くなり，窒化の程度が減少する．また，水蒸気濃度が高くなると，窒化が抑制されることが明らかになった．
3)第一原理計算を援用した拡散のモデル化:第一原理計算を援用したAIMD（Ab initio molecular dynamics）により，鉄系材料中の窒素原子の拡散過程の解析を進めた．実験結果より，窒素原子の拡散係数が温度だけではなく窒素原子濃度にも依存することが判っているので，それらを予測できるように鉄-窒素化合物の様々な結晶配向における計算を進めた．
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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