| 研究課題/領域番号 |
21K03902
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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19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
野原 徹雄 東海大学, 総合科学技術研究所, 研究員 (40718186)
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| 研究分担者 |
落合 成行 東海大学, 工学部, 教授 (40407995)
高橋 俊 東海大学, 工学部, 准教授 (60553930)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | NOx/CO2低減・吸収・回収 / 尿素SCRシステム / 表面微細加工 / 気液二相混相流 / 高速可視化 / PIV-DDM＋データ同化 / 液滴微粒化・気化 / ライデンフロスト現象 / マクロ~ミクロスケール高速可視化 / 液滴微粒化・AI液滴認識 / 排ガス浄化/NOx低減/CO2吸収・回収 / 低エネルギー微粒化制御 / 可視化/PIV-DDM |
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| 研究開始時の研究の概要 |
NOxの低コスト浄化技術の高度化と共にCO2吸収手法の開発へ展開し, エンジンから排出されるNOx/CO2の同時抑制にて, 世界中の大気汚染や温暖化防止への研究への新たな道を拓く．
液滴の衝突微粒化コントロールをバイオミメティクス(生体模倣)にヒントを得た表面微細構造にて促進し, 更に関連部分に帯電する静電気力や電場アシスト技術も付加した超微粒化制御手法の開発を目指す．
それらの技術にてマクロ～ミクロレベルでの撮影サイズ、そしてミリ～マイクロ秒可視化撮影技術にて気液混相流のPIV-DDM(粒子画像流速測定＋離散液滴法)解析と液滴認識用AIにて液滴挙動把握や予測の最短・最適計算を実施する.
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| 研究実績の概要 |
e-fuel(カーボンニュートラル合成燃料)使用や水素燃料によるディーゼルエンジンの継続使用可能性が示唆されているが，高温燃焼により排出されるNOxの完全低減やCO2を吸収・回収する手法の実現には至っていない. 本研究ではそれらの課題に対し噴霧液滴の衝突微粒化によるNOxの高効率低減やCO2吸収の可能性を検討している．
これまで実際の排ガス流量/温度による可視化実験にて気液混相状態の可視化を実現させ，排ガス内でのミクロ~マイクロ秒での噴霧液滴の微粒化度合いを明らかにしてきた．また実験データを基に複雑な気液混相流をPIV-DDM(粒子画像流速測定 ＋離散液滴法)解析＋データ同化と液滴認識用AIにて液滴挙動の再現や予測について新たな最短・最適計算手法も見出してきた. 最終年度はこれまで研究を続けてきた噴霧液滴を衝突させ微粒化コントロールするための表面微細加工を施したテクスチャプレートやPIV-DDM解析について更なる開発を行った．特に新たに開発した二層ディンプル形状により，テクスチャプレート上でのライデンフロスト現象の発現抑制に加え，低温域での気化・蒸発促進を確認した．また，それらの新規形状にてCO2低減用のMEA(モノエタノールアミン)水溶液を使用した管内流れ場にて微粒化させる事でCO2吸収液の表面積増加によるCO2との接触頻度向上手法も検討した．その結果，先行研究との表面積比較での吸収反応の優位性や新たに開発したテクスチャプレートも含めた形状違いにて，衝突する噴霧粒径違いによる微粒化度合の差異が確認された．更にCO2を吸収後のMEA水溶液の回収機構のデザインや材質・形状を先行研究調査にて検討し，ゼオライト/モルデナイト/リン酸ジルコニウム等の細孔タイプやメソポーラスシリカにてNH3やCO2捕捉する吸着剤や，シリカゲル系によるMEA水溶液を吸収する手法について検討を進めた．
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