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2015 Fiscal Year Annual Research Report

ゼロ・エミッション燃焼を目指した超希薄燃料のプラズマ無炎燃焼の開発

Research Project

Project/Area Number 26630105
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小野 亮  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (90323443)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywordsプラズマ支援燃焼 / 希薄燃焼 / 低エミッション / ストリーマ放電 / 活性種
Outline of Annual Research Achievements

バリア放電によるプラズマ無炎燃焼リアクタを作製し、実験を行った。石英管を用いて同心軸円筒型バリア放電リアクタを構築し、ここに400~500度に予熱した空気とメタンの希薄予混合気を流してバリア放電を印可した。その結果、空気の予熱温度500度、等量比0.37の希薄燃焼条件において、放電パワーを燃焼熱の3.7%としたときにNOx濃度26ppmの結果を得た。この等量比では放電なしでは燃焼は安定せず、放電プラズマにより燃焼が安定化されていることが確認できた。HCは計測器の測定限界である数100ppmまで減少した。COは計測器の故障により測定できなかったが、CO2はメタンの初期濃度と同程度まで増えていたため、少なくとも大部分のCOはCO2に酸化していたものと考えられる。
本研究では、重要なパラメータである放電領域通過後の燃焼ガスの温度を測定できなかった。熱電対を放電領域に近づけることができなかったためである。また、装置の制約上、放電リアクタは内径25mmと細く、リアクタの断熱も不十分であったため、混合気がリアクタ壁面で冷却され十分な精度の実験ができなかった。しかし、0.37という希薄領域でほぼすべての燃料が燃焼した結果としてNOxはわずか26ppmしか発生しておらず、本手法が低NOxの希薄燃焼方式として有望である可能性を示唆することができた。
本実験では500~1000度の高温下でバリア放電を発生させるが、このような高温下でのバリア放電、すなわちストリーマ放電の研究はほとんどなされておらず、高温下での放電特性が予測できない。そこで、900度まで加熱した空気中でストリーマ放電を発生させ、その放電特性を調べる研究も行った。研究成果はPlasma Sources Science and Technologyに投稿中である。

Remarks

なし

  • Research Products

    (6 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Optical diagnostics of reactive species in atmospheric-pressure nonthermal plasma2016

    • Author(s)
      R. Ono
    • Journal Title

      Journal of Physics D: Applied Physics

      Volume: 49 Pages: 083001

    • DOI

      10.1088/0022-3727/49/8/083001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 負極性ストリーマ放電のシミュレーションモデルの構築と進展機構の解明2015

    • Author(s)
      齊藤 大揮, 花川 亘, 小室 淳史, 小野 亮
    • Journal Title

      静電気学会誌

      Volume: 39 Pages: 204-209

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 高温下における大気圧ストリーマ放電の計測2016

    • Author(s)
      釜倉 拓, 小野 亮
    • Organizer
      2016年度静電気学会春期講演会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都、文京区)
    • Year and Date
      2016-03-07
  • [Presentation] 低NOx化に向けたプラズマ支援燃焼の研究2016

    • Author(s)
      池田 智彦, 小倉 一晃, 寺本 慶之, 小野 亮
    • Organizer
      2016年度静電気学会春期講演会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都、文京区)
    • Year and Date
      2016-03-07
  • [Presentation] 高温下における大気圧ストリーマ放電の観測2015

    • Author(s)
      釜倉 拓, 小野 亮
    • Organizer
      第39回静電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都、八王子市)
    • Year and Date
      2015-09-24 – 2015-09-25
  • [Presentation] 低エミッションを目指したプラズマ支援燃焼の研究2015

    • Author(s)
      池田 智彦, 小倉 一晃, 寺本 慶之, 小野 亮
    • Organizer
      第39回静電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都、八王子市)
    • Year and Date
      2015-09-24 – 2015-09-25

URL: 

Published: 2017-01-06  

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