マイクロコジェネレーションのための化学蓄熱技術の確立

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680499
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 加藤 之貴 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (20233827)
• キーワード: ヒートポンプ / 化学蓄熱 / 酸化マグネシウム / コジェネレーション / 水 / 水和反応

研究概要

本研究では申請者が提案した化学蓄熱用の化学反応材料を用いた新たな化学蓄熱装置を製作し、実験的検討を行った。そして、将来普及されると予想される小規模の熱電併給システム、マイクロコジェネレーションへのこの化学蓄熱装置の応用可能性を検討した。
地球環境保護の観点から二酸化炭素排出抑制が必要であり、それに伴い、今後コジェネレーション(熱電併給、コジェネ)によるエネルギーの有功利用が世界的に普及すると考えられる。とくに小規模のいわゆるマイクロコジェネレーションが注目されるが、運転時の熱・電需給の不一致が大きな課題であり、この際に発生する余剰熱の有効な利用法が確立していない。そこで本研究では化学蓄熱技術により余剰熱の回収・利用を提案した。コジェネの余剰熱温度は概ね150〜300℃程度である。この温度域で有効な化学反応として、反応平衡的に以下の酸化マグネシウム/水系の利用を提案した。これまでの酸化マグネシウム材料はこの温度域では反応速度が低いため十分な化学蓄熱性能が無かった。今回、材料製造工程を改善し新たな酸化マグネシウム反応材料を開発した。実験的にこの新試料がこの温度域で従来資料に比べ反応性が向上することを実証した。
本年度は昨年度作成した気固反応器の改良を行った。すなわち、伝熱性を考慮した反応器設計の改良を行い、新装置の蓄熱・熱出力特性を種々検討した。実験では反応速度、反応層各部温度分布を径時的に測定した。その結果従来の反応器に比べ短時問かつ高効率の熱出力が可能であることが見出された。このことは熱需要に応じて柔軟な熱応答が可能なことを示すものであり、コジェネレーションシステムへの応用実用性が高いことが期待された。

研究成果

• [文献書誌] Kato Y, A.Minakami, Y.Yashizawa: "Operability of a Thermally Driven Magnesium Oxide/Wwater Chemical Heat Pump"Canadian J. Chemical Engineering. 79(4). 536-541 (2001)
• [文献書誌] Kato Y, F.Takahashi, Y.Yoshizawa: "Thermal Analysis of a Magnesium Oxide/Water Chemical Heat Pump for Cogeneration"Applied Thermal Engineering. 21. 1067-1081 (2001)
• [文献書誌] Kato Y, Y.Yoshizawa: "Application of a Chemical Heat Pump to a Cogeneration System"Int.J.Energy Research. 25. 129-140 (2001)
• [文献書誌] Kato Y, Y.Okuda, Y.Yoshizawa: "Load Leveling of Cogeneration System Using a Chemical Heat Storage System"Proc.of World Congress of Chemical Engineering. #1264. (2001)
• [文献書誌] Kato Y., A.Minakami, Y.Yoshizawa: "Operability Analysis of thermally Driven Magnesium Oxide/Water Chemical Heat Pump"Proc. of the 2nd International Heat Powered Cycle. Vol.II. 373-379 (2001)
• [文献書誌] 加藤之貴(共著): "蓄熱技術-理論とその応用-第2編-「今潜熱蓄熱、化学蓄熱」"信山社. 234 (2001)