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本研究が最終的に目指すところは、適切なクラスレート水和物(包接水和物)を利用することによって、現在の氷による冷熱蓄熱を上回る高効率の蓄冷システムを実現することにある。氷蓄熱は電力需要の昼夜の不均衡(とくに夏期の冷房電力による不均衡)を是正する方策として普及が進められているが、氷の場合相変化温度が0℃とやや低すぎるきらいがある。通常の冷房に必要な冷却媒体の温度が10℃前後であることを考えると、この程度の温度で相変化する物質を用いて蓄冷ができれば、冷凍機動力を大幅に軽減でき、システム全体の効率向上が達成されることになる。
本研究では、上述の目的に適う物質としてクラスレート水和物に着目し、冷熱蓄熱材として使用する際に必要となる基礎的物性に着手した。諸条件を考慮して選定した物質は臭化テトラ-n-ブチルアンモニウム(tetra-n-butylammonium bromide;以下ではTBABと略す)である。濃度0〜40%のTBAB水溶液を冷却すると、0〜12℃で凝固しクラスレート水和物の結晶が生成される。本研究ではまず水溶液濃度と凝固・融解温度、密度、粘性率の関係を測定によって明らかにした。また、示差熱分析装置を用いてクラスレート水和物生成・融解時の潜熱を測定した。さらに、高倍率の顕微鏡により水和物結晶の形態を観察し、結晶が細い円柱状であること、また結晶はある程度の大きさ以上には成長せず、スラリー状となることを確認した。
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