| 研究概要 |
本研究では、大気圧マイクロ波水蒸気プラズマを利用した車載型ガソリン改質装置を開発することを目的とした。初年度は、大気圧純水蒸気プラズマの作成とガソリン模擬物質としてヘキサンを利用した改質実験を行った。実験では周波数2.45GHz、最大出力2.8kWのマイクロ波発生装置を用いた。まず、実験装置を設計、そして組立を行い、水蒸気プラズマの点火・維持の実験を行った。その結果、純水蒸気プラズマの点火には、はじめアルゴンなどのガスでプラズマを点火させた後に水蒸気に切り替えること、安定に維持するためにはガスを円周方向に導入することが良いことがわかった。この結果を基に、改質実験を行った。生成ガスの分析にはガスクロマトグラフを、また回折格子分光器を用いてプラズマの分光計測を行い、プラズマ中の化学種の同定を試みた。実験は、供給電力、n-ヘキサンと水の供給量、プラズマトーチの管径を変化させて行った。分光分析の結果、水蒸気-ヘキサンプラズマのスペクトルには、H, OH, 0, C, C2, CHピークが見られた。これにより水蒸気とヘキサンがプラズマ中で解離していることが確認された。改質実験の結果、生成ガス中には水素と一酸化炭素が高い濃度で存在していることがわかった。また、各操作条件を変化させるとヘキサン、水の転化率が減少することわかった。この原因は、トーチ管壁とトーチ内を流れるガスによるヒートロスによるものと考えられた。また水とヘキサンとの供給流量の比が小さいところでは、固体炭素の生成がわずかに見られた。この原因は、トーチ内の原料の混合が不完全なためと予想された。そして改質実験で得られた最適条件をもとにプロセス計算を行い、その結果、さらに効率を上げる必要があることが分かった。
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