| 研究課題/領域番号 |
19K04323
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
須貝 太一 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (20535744)
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| 研究分担者 |
江 偉華 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90234682)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 放電 / プラズマ / パルスパワー / 水処理 / 大気圧プラズマ / 放電プラズマ水処理 / オゾン / OHラジカル / 水中放電 / 気液界面プラズマ / コムソル / 気液界面放電 / 高電界 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
放電により酸化力の優れたOHラジカルを生成し、水中有機物を分解することで水を浄化する技術がある。本技術に関する多くの研究が存在するが、これまでどのようなリアクタ構造にすれば、低エネルギーで多くのOHラジカルが有機物と反応するのか明らかになっていない。本研究はそれを明らかにすることを目的として、水中放電方式、気泡内放電方式、水滴表面放電方式のリアクタを設計、製作し、まずOHラジカル生成反応効率と放電形態に対する印加パルス電圧等の影響を調べる。次にオゾン濃度とOHラジカル生成量の関係から、各リアクタのOHラジカル生成経路を調べる。最後に、それらを比較することで最適なリアクタ構造を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
放電プラズマによる水処理の最適なリアクタ構造を考察するために、水中放電方式、水滴表面放電方式、水滴気中放電方式の3種類のリアクタについてそれぞれ製作、評価を行った。水中放電方式の場合、電極に印加する電界を大きくすることで有機物の分解効率が高くなることがわかった。また、水滴表面放電のためには水滴を電極に近づけることあるいは電極に対して水滴の割合を大きくすることが放電させるうえで重要であることがわかった。結果的に水滴気中放電は有機物分解のためのエネルギー効率が最も高く、ガス領域での放電の活性種も有機物分解に大きな役割を持つことが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
今後の放電プラズマ水処理技術の研究進展に役立つ次の新規の発見が得られた。水中放電では放電のための電界が大きいほどOHラジカルによる有機物分解の効率が高くなる。また、事前にパルス電界をかけることで水の絶縁破壊電界が約数百マイクロ秒間減少する。平等電界に水滴を噴霧すると、電界は水滴周辺に集中するが、特に水滴が電極に近い場合と電極に対して水滴が占める割合が大きい場合にその増幅度が大きくなる。水滴気中放電の場合、パルス幅をプラズマ先端の高電界部が存在する時間より短くし、周期を干渉を引き起こす活性種の寿命よりも長くすることでオゾンとOHラジカルの生成効率が高くなる。
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