| 研究課題/領域番号 |
21K03913
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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 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
森吉 泰生 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40230172)
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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 |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | メタンスリップ / 炭素析出 / 天然ガス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球温暖化係数の高いメタンを改質し燃料として使用する方法は，低温プラズマを使わない水蒸気改質が有名である．ただし，吸熱反応であり水蒸気を供給するなど小型化が難しい．これに対し，低温プラズマを利用し，メタンを直接水素に変換する方法や，低温プラズマで生成したオゾンに紫外光を照射して寿命の長い一重項酸素を生成する手法は既知であるが，反応メカニズムは十分に明らかになっていない．本研究で採用するオゾンに紫外光をあてて寿命の長い一重項酸素を生成する手法は，生体で発生する体の酸化ストレス低減や滅菌システムの活用に応用されており，燃料改質に応用したものは見当たらない．
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| 研究実績の概要 |
水素は燃焼速度がメタンの7~8倍と高く，消炎距離も短いことから，未燃メタンの排出に有効である．本研究では改質ガスの成分分析，定容容器を用いた燃焼解析および排ガス分析を行い，通常のメタンの場合と比較した．また，改質ガスを模擬したモデルガスを用いてRCEM燃焼試験を行い，改質による図示熱効率への影響についても調査した．
低温プラズマをメメタンに照射することで，水素，エタンが生成する．最大でメタン転化率45%，水素濃度32%という結果になった．また，FIDによる炭素数分析から，投入したメタンに含まれる炭素原子のうち，約1/5が固体炭素として析出していることが推定された．
エネルギ効率は最大でも4%という結果で，またSEIの上昇に伴って，低下した．実機エンジンへの適用を考えるうえでリアクタのエネルギ効率向上は大きな課題である．
定容容器を使った燃焼試験から改質ガスの燃焼期間短縮と未燃メタンおよびCO濃度の低下を確認した．燃焼期間は通常のメタンに比べて相対値で20%短縮．未燃メタンは60％低減した．燃焼前の改質と水素による燃焼促進による二つの効果により未燃メタンが低減したと考えられる．
急速圧縮装置を使った燃焼試験から改質(模擬)ガスの図示熱効率が2.3%（相対値で9.2%）上昇することを確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまで計画通りに進めることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の課題とされたエネルギー効率の改善について最終年度は取り組む．実用化を考えたときのコストや使用方法についても検討する．
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