| 研究課題/領域番号 |
17K06213
|
|---|
| 研究機関 | 静岡理工科大学 |
|---|
研究代表者 |
十朱 寧 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (60288404)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | ＢＤＦ合成 / 固体触媒 / 量産化 / 物性値測定 / 燃焼実験 |
|---|
| 研究実績の概要 |
まず、2017年度に購入した強力超音波発生装置（シャープ製６００Ｗ）を用いる容量３０ＬのＢＤＦ合成実験システムを構築した。２００Ｖの電圧を使うため、特別な配線電気工事を行った。その後、超音波照射条件のもとで、合成装置内の水温変化や調整したゼオライトを用いるＢＤＦ合成の生成率を調査した。その結果、ヒータ投入による反応温度60℃と６００Ｗ照射の条件で、ＢＤＦ生成率が高くなった。
続いて、量産化を目的とする流通型のＢＤＦ合成システムの設計とテスト合成実験を実施した。設計では、Solidworksによる流通型BDF合成システムのモデルを構築したうえ、流れの解析を行い、BDF合成高効率化を図るための触媒および流路の配置方法の最適化を検討した。一方、ＢＤＦ合成実験の結果、ＢＤＦの合成率が非常に低かった。原因として、流れにより、反応装置内のキャビテーションの発生が抑えられ、ＢＤＦ合成に寄与しなかったと考えられる。現在では、固体触媒をプレートに固定させたうえ、超音波反応槽には、固体触媒を固定した複数のプレートを立て、回分式によるＢＤＦの量産化方法を検討している。
また、回分式により合成したＢＤＦの物性値、たとえば、粘度、密度、流動点などを調査した。特に、酸化防止剤の投入によりＢＤＦは酸化しにくい結果が得られた。
さらに、ＢＤＦ燃焼実験では、汎用ディーゼル発電エンジン(株式会社パワーテック：DE2.0E)）用いて0wから1600wまで順に負荷をかけていき、回転数、負荷、３５ml消費にかかった時間、電圧、電流を測定する。この際の燃料は軽油、ＢＤＦ、混合燃料(B5)を用いて実験を行い、それぞれの熱効率を測定・比較した。試験の結果、燃料の種類にもかかわらす、得られた熱効率はおよそ15％であった。熱効率の値に大きな差が見られなかったことからＢＤＦは軽油の代替燃料として十分に実用できる範囲だと考えられる。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2年目の計画では、量産化できる流通型ＢＤＦ合成システムの設計と合成、ＢＤＦ物性値の測定および耐酸化性方法の検討などをとしていた。流通型合成方法を用いる場合は、超音波キャビテーションの発生が流動による抑制され、結果的にはＢＤＦの生成率が低かった。原因究明するには、時間がかかってしまった。また、計画書にあったヤトロファ油への適用実験に関しては、ヤトロファ油は有毒な油なので、いくつかの商社には打診したが、日本ではなかなか入手できないことが分かった。さらには、廃食油を用いるＢＤＦ合成実験では、廃食油に含まれた遊離脂肪酸は塩基性固体触媒への障害となり、十分な触媒機能が発揮できず、ＢＤＦの生成率が高くなかった。
一方、ＢＤＦの物性値評価実験やＢＤＦ生成立の測定実験は順調にこなしてきた。さらに、3年目に予定していたＢＤＦ燃焼実験を前倒して実施した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
まず、引き続きＢＤＦ量産化の実現に向けてあらゆる方法を検討・実施する。現時点では、複数のプレートに固体触媒を固定させて、プレートを超音波反応器に配置する方法で検証する予定。続いて、酸性固体触媒と塩基性触媒を併用し、廃食油を利用するＢＤＦ合成実験を成功させる。廃食油合成時の問題点は廃食油に存在している遊離脂肪酸にある。酸触媒の使用により遊離脂肪酸の成分を減らしてから固体触媒でＢＤＦを合成するさせる。同時に海外からヤトロファ油の入手方法を検討する。さらに、本学に設置する小型エンジンに排気再循環実験装置を設計・追加設置し、BDF燃焼時のＮＯｘ発生の低減を図る。2018年度には、NOx、COと黒煙を測定する装置を導入済みで、2019粘度には、昨年度の燃焼実験結果の上で、引き続きＢＤＦを用いる小型ディーゼルエンジンの動力性能および排気ガス特性を調査する。このほか、海外共同研究先（中国江蘇大学）のPDPA噴霧解析実験装置を用いて、合成したBDF・酸化剤と流動点改善剤を加えたBDFの噴霧特性を測定し、噴霧化されたBDFの粒度分布や噴射角度、噴射距離などの特性を明らかにする。燃焼に与える影響を調べる予定。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
今年計画していたアメリカでの学会発表は時間的には間に合わず、代りにタイで開催する国際会議にて、研究発表を行った。このため、17万円程度の旅費を浮かすことになった。31年度には、タイで開催学会に参加する予定があり、今回で浮かした助成金を旅費に当てたい。
|
