| 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-tray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1000〜100ppm, DME/O_2=1/3,1/5)。測定には原子/分子共鳴吸光法(H-ARAS/OH-MRAS)を用いた。この場合は高感度であるので水分などの不純物の影響を受けやすいため、衝撃波管及び分光光度計内部の真空度の改善を図るとともに、光源用気体の放電を安定化するため、マスフローコントローラを用いた流通系を組立てて実験を行った。衝撃波管壁にMgF_2観測窓を設け、マイクロ波放電による波長120nmのH原子共鳴光を衝撃波管観測窓を通し、透過光を真空紫外分光器で分光しソーラブラインド光電子倍増管で検出した。得られたH原子の生成速度を、ケムキンソフトを用いたコンピュータシミュレーションの結果と比較して、燃焼初期における反応機構の検討を行った。この結果を基に、OH濃度変化及び昨年度得られたDMEの燃焼過程におけるOH発光実験の結果について反応速度論的検討を行っている。
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初期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、遷移状態理論による速度定数の決定を試みた。得られた値を過去の実験値と比較検討し、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。
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