| 研究概要 |
本研究の目的は、新たなクリーン燃料として注目され始めているジメチルエーテル(DME : CH_3OCH_3)の燃焼初期段階の反応機構の解明と重要な素反応の速度定数を求めることである。実験には、ステンレス製無隔膜型衝撃波管(低圧部内径46mm,長さ3.5m)を用いて反射衝撃波背後で温度1300〜1600K、圧力1.3〜2.0atmの範囲で測定を行った。試料気体は、DME(純度98%をTrap-to-trap法で精製)と酸素との混合気体をアルゴンで大希釈して使用した(DME濃度1〜0.05%,DME/O_2=1/3,1/5)。衝撃波管壁に観測窓を設け、波長310nmのOH発光を分光器を通し光電子倍増管で検出した。OH発光は誘導期の後に強度が増加しピークを持って減少することが見られる。OH発光誘導期の温度及び組成依存を調べた結果、酸素が多い場合(DME/O_2=1/5)誘導期は若干短くなるものの、Arによる希釈の影響は見られなかった。今後、共鳴吸収測定、コンピュータシミュレーションにより反応解析を行う予定。
つぎに、非経験的分子軌道法を用いることでジメチルエーテルの燃焼における重要な反応素過程中間体であるCH_3OCH_2ラジカルの熱分解および酸化反応について、エネルギーダイアグラムを作成し、その反応機構について考察した。このとき、6-31G(d, p)基底関数を用いた密度汎関数法(DFT ; Density Functional Theory)により、それぞれの分子の最適化構造を求めた。本研究の計算はすべてGaussian 98wを用いた。
・CH_3OCH_2ラジカルの熱分解反応:ジメチルエーテルの水素原子引き抜き反応により生成したCH_3OCH_2の熱分解反応については反応障壁として27(kcal/molの値が得られ、実験値よりやや大きいものの熱分解反応の活性化エネルギーを再現できた。その他、CH_3OCH_2+O_2、CH_3OCH_2OO+O_2系についても検討した。
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