| 研究課題/領域番号 |
21H04539
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
鈴木 雄二 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80222066)
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| 研究分担者 |
赤松 史光 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10231812)
堀 司 大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (40744066)
范 勇 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40748662)
齋木 悠 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550499)
李 敏赫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (80828426)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 32,370千円 (直接経費: 24,900千円、間接経費: 7,470千円)
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| キーワード | 燃焼 / 固体壁面 / 表面機能化 / 壁面吸着種 / レーザー計測 / アンモニア / 表面反応 / 窒化 / LIF / 表面硬さ / ラジカル / 壁面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
燃焼現象は加熱用途だけでなく，工業製品の表面機能化にも広く用いられている．その際，火炎は，表面反応による火炎中のラジカルの破壊，あるいは逆に表面反応で生成される化学種の脱離によって規定される化学的境界条件（壁面の化学的効果）によって大きな影響を受けるが，このような表面反応と気相反応が重畳する燃焼場についての従来の理解は 極めて不十分である．本研究では，反応性の高い火炎中のH/O/N原子，表面に吸着したラジカル・化学種をその場計測し，気相・表面 反応が共存する固体表面近傍の燃焼場の物理現象を明らかにして，様々な燃焼応用の表面 機能化プロセスの精緻化のための指針獲得を行うことを目的とする．
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| 研究成果の概要 |
火炎は壁面の化学的効果によって大きな影響を受けるが，このような表面反応と気相反応が重畳する燃焼場についての従来の理解は極めて不十分である．本研究では，プラズマ分子線散乱計測により酸素原子の壁面での初期吸着係数を評価し，アルミナが不活性であるのに対し，800℃のステンレス壁面では0.14程度の値を持つことを明らかにした．また，今後アンモニア燃料を導入する際に重要となる窒化の影響について，アンモニア火炎にさらされるステンレス壁面近傍の化学種分布を2光子吸収レーザー誘起蛍光法などにより計測し，また材料中の窒素原子分布を計測して，各種パラメータの影響を系統的に評価した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は，水素火炎における燃焼器ノズル内の壁面反応による逆火の抑制効果，またアンモニア燃料を用いるラジアントチューブバーナなど燃焼炉・燃焼器を構成する金属材料の「望まない窒化」による耐久性の低下に密接に関連しており，カーボンニュートラルの実現のための重要と考えられる水素，アンモニア燃焼の社会実装に重要な役割を果たすと考えられる．
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