2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24360404
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
加藤 之貴 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 准教授 (20233827)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 醇一 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教 (70376937)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 蓄熱 / 排熱利用 / 伝熱促進 / 酸化マグネシウム / 膨張化グラファイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水酸化マグネシウムと膨張化グラファイト（EG）を混合した複合化学蓄熱材料EMの最適化を行った。この材料は熱伝導度が高く成形性がある。反応器は熱交換機能が必要であり、材料を厚みのある平板状に成形できると熱交換面に密着でき、接触熱抵抗が低減できる。そこで基本形状として錠剤型（タブレット型）に材料を成形しその蓄熱性能を熱天秤で反応速度、伝熱性能を測定し。得られた蓄熱材料を用いて充填層型反応器にて化学蓄熱実証試験を行った。
まずEMの作成方法の最適化を進めた。水酸化マグネシウムを事前に水に懸濁させ、その後EGを添加し、混合、撹拌、乾燥プロセスの手法の改良を進めその後、材料を圧縮成型しタブレット（直径 7 mm×高さ4 mm）化を実現した。熱天秤を用いた反応動力学的解析を行い、従来の水酸化マグネシウム材料より高い反応性を持つことを見出した。また、従来の水酸化マグネシウム材料より高い伝熱性を有することを実証した。タブレット材料の最適化を行い水酸化マグネシウム：EG質量比 = 8 : 1が適した混合比であることを見出した。充填層型反応器に得られたタブレット型EM化学蓄熱材料を充填し、脱水・水和反応試験を行った。参照試験として水酸化マグネシウム単体のペレット(直径2mm×長さ5-10 mm)の充填層試験を行った。EMは単体ペレットに対して反応速度が脱水、水和反応ともに早いことを見出した、これは熱伝導度の向上による反応熱の迅速な移動が実現したためと判断された。結果として単位時間の単位反応器体積あたりの蓄熱量も大きく、EMが従来材料に比べ優れていることが確認された。あわせて繰り返し反応実験に対する耐久性を確認した。充填層の数値計算モデルを作成し、充填層内の反応現象を定量的に説明できた。以上から化学蓄熱実証試験装置の開発にあたり、必要な情報を獲得することに成功した。
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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
水酸化マグネシウムと膨張化グラファイト（EG）複合材料のタブレット化を実現し、従来材料に比べて高い熱伝導度、高い反応性を有した材料開発が成された。また、充填層の数値計算モデルを作成し、充填層内の反応現象を定量的に説明できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
材料のさらなる最適化を進め、従来の水酸化マグネシウム材料より高い反応性、伝熱性を有する材料の開発を進め、目的とする化学蓄熱装置の高性能化を進める。また、数値計算モデルを改良し、蓄熱装置の性能実証を進める。
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| Causes of Carryover |
本年は水酸化マグネシウムと膨張化グラファイトの混合により成形性が高く、化学蓄熱に適した複合材料EMになることを見出した。この材料調製の最適化と反応性評価に専念した。このため他に予定していた種々の複合材料調製ならびに材料の量産化の検討は次年度以後に行うこととしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年は水酸化マグネシウムと膨張化グラファイトの混合により成形性が高く、化学蓄熱に適した複合材料EMになることを見出した。この材料調製の最適化と反応性評価に専念した。このため他に予定していた種々の複合材料調製ならびに材料の量産化の検討は次年度以後に行うこととしたため。
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