2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25630443
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 耕太郎 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60278215)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電気化学ヒートポンプ / 濃度差電池 / ケミカルヒートポンプ / ケミカル冷凍装置 / 固体電解質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気化学反応を用いるヒートポンプ(冷凍)装置の開発が本研究の目的である．電気化学反応を用いるヒートポンプでは，通常の機械圧縮に代わり電解質･電極部が圧縮機の役割を果たす．電気入力が化学反応を生じさせるギブズ自由エネルギー差であり，本研究では，固体電解質膜を隔壁とする濃度(圧力)差を利用する方式に注目した．この方式では，固体電解質膜を通過する媒体の圧力差により生じる蒸発･凝縮相変化潜熱が利用される．本研究では電気化学ヒートポンプの要素技術となる電気入力部である電解質･電極部の開発に注目した実験的研究を実施した．
2015年度の実施項目は，(1)水素圧縮電解質･電極部性能の継続的検討，(2)作動媒体を２種類とするための圧縮伝達部の性能評価である．(1)に関しては，2014年度までに実施したプロトン伝導膜の水素圧縮特性において，加湿条件が大きく測定結果に影響する点に留意し，供給水蒸気圧力の影響，ならびに水素と水蒸気の両者の膜透過･圧縮特性の測定を実施した．実験結果より，低圧側水蒸気圧力が飽和水蒸気圧以上の条件において，水素圧縮と伴に水蒸気移動量が化学当量以上となる結果を得た．水素自身の圧縮性能に関して，水蒸気圧縮は負の効果となるが，逆に圧縮伝達部を使用しない水蒸気圧縮式の高温ヒートポンプ装置の可能性が指摘できる結果をが得た．（2)に関しては，小型ベローズ･逆止弁構造を２つの作動媒体間に挟む装置を作製し，実験を実施した．切り替え周波数0.1～4Hz，2～4気圧の範囲で測定し，現状結果は入力流量に対する出口流量の比が70%程度と低く課題となる結果を得た．圧力伝達効率のより高い設計が必要である．
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