2022 Fiscal Year Research-status Report
排熱エナジーハーベスティングに向けた蓄熱マイクロカプセルおよび蓄熱スラリーの開発
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21K03912
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
幕田 寿典 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (40451661)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 蓄熱 / マイクロカプセル / 糖アルコール / スラリー / エナジーハーベスティング / シリカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有効活用されていない１００～２００℃の中低温排熱のエナジーハーベスティングに適した蓄熱マイクロカプセル及びそのスラリーの実用化に向け、コアとなる蓄熱カプセルの開発とスラリーとしての熱物性・蓄熱特性を明らかにして中低温排熱利用の画期的なプラットフォームとなりうる材料の創出を目指している。
2年目の研究では、初年度に引き続き、研究項目①「蓄熱マイクロカプセルの開発および最適化」の内容について研究を行った。初年度においてオルトケイ酸テトラエチルを膜物質の前駆体として用いてエリスリトールを内包したシリカ蓄熱マイクロカプセルの調整に成功しているため、2年目は作成時に溶融キシリトールを分散するオイル粘度や触媒添加などのパラメータを中心に条件最適化を行った。その結果平均30μm以下でシリカ膜による被覆率約90％でのカプセル生成が可能となった。
また、研究項目②「蓄熱カプセルの物理特性・耐久性評価」については、まだカプセル調整条件の最適化を続けている段階であるため本格的な計測は行っていないものの、試験の可否の検討のため微小圧縮試験機で測定したところ、平均24.5μmのカプセルで破壊強度3.3MPaで破損するという結果が得られた。
研究項目③「蓄熱マイクロカプセルの熱物性評価」については、DSCを用いた計測を行っており、ベストな条件において147J/gで蓄熱が可能であるという結果が出ている。
研究項目④「蓄熱スラリーを用いた蓄熱・放熱システムの検証」については断熱容器内にシリコンオイル中に蓄熱カプセルを分散させた蓄熱スラリーを封入し、マグネチックスターラーによる攪拌の物理刺激によって過冷却解除をさせることによってカプセル内包されているエリスリトールの潜熱に起因した温度上昇を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた研究として蓄熱カプセルの生成・最適化については数値目標を達成しており、順調に研究が進展している。また、耐久性については、圧縮試験による破壊強度測定、熱物性についてはDSC測定、蓄熱特性については密封系での温度上昇についてデータの取得を開始することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
蓄熱カプセルの大きさや安定性を左右するパラメータについては、引き続き各パラメータおよびその組み合わせの最適値を探る。特に粒径の微細化および径の均一化はカプセル収率や耐久性の改善につながるため重点的にアプローチを行う。カプセル単体の力学特性や耐久性、カプセル自体の蓄熱特性、スラリーとしての蓄放熱特性についてもデータ取得ができるようになってきており、最適化の結果良好なカプセル得られた場合には随時測定を行う。
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| Causes of Carryover |
消耗品が想定より使わなかったこと、およびオンライン開催の学会発表により旅費が不要となったことなどによって次年度使用額が発生した。次年度にスラリーポンプによる循環放熱実験なども予定しており、この次年度使用額については主に循環放熱実験系構築の消耗品として活用する予定である。
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