Elucidation of thermal fluid characteristics of microcapsule slurry for thermal storage that use phase-change material as a means of waste heat harvest

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03892
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: Akamatsu Masato 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (40315320)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: エリスリトール蓄熱マイクロカプセル / 潜熱 / 過冷却蓄熱 / 放熱量 / 有効粘度 / シリカ膜 / シリコーンオイル / 低温未利用熱エネルギー

Outline of Final Research Achievements

The temperature increase of 5.2 K was observed by the heat release of the latent heat stored in ERMs. The heat release performance of erythritol was estimated at 167 J/g by considering the heat capacity of the water calorimeter, the heat loss from the experimental apparatus, and the thermal energy generated by a stirrer. The heat storage capacity of ERMs by DSC measurement is 167.46 J/g. The latent heat of erythritol is 320 J/g.
The effective viscosity of ERMs dispersions was measured with a vibration-type viscometer and a B-type viscometer at room temperature. The ERMs dispersions was stirred by a stirrer to suppress the deposition of ERMs. The measured effective viscosity of ERMs dispersions with the stirring by a stirrer was 151.57 mPa・s. The effective viscosity estimated by considering the percent deviation was 160.88 mPa・s. This effective viscosity is 1.70 times that of the viscosity of silicone oil.

Free Research Field

伝熱工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

日本が温室効果ガスの排出を大幅に削減するためには，産業分野の排熱回収とその有効利用は重要なテーマである．現在，蓄熱により排熱を貯蔵・輸送して需要をマッチングさせるための研究が進められている．このような状況下，幕田らはシリカ膜に覆われたエリスリトール蓄熱マイクロカプセル（ERMs）を開発し，物理的刺激によるERMsの過冷却解除で分散液が約7 K温度上昇することを確認した．このように，固液相変化の潜熱を利用して蓄放熱する相変化物質をマイクロカプセル化し流体に分散させることで排熱回収の熱輸送媒体としての利用が期待できる．これを実現するためにはERMs分散液の熱流体特性を明らかにすることが重要である．