| 研究概要 |
研究初年度にあたる本年度は,充填層内で生じる現象を解析するモデルの開発を主に行った.
1.数値モデルの開発
まず,層内部温度水素吸蔵反応速度に大きく影響を与える雰囲気ガス圧力,合金内水素濃度,雰囲気温度の平衡関係(PCT特性)について既往の測定データを基に関数としてこれまで作成したコントロールボリューム法による熱・物質移動現象解析のモデルへ組み込んだ.この妥当性を検証するために,円筒容器内に水素吸蔵合金を充填し,外部に熱媒体を流通させ一定温度に保っことができる反応器を作成して実験を行い比較した.その結果,解析結果と実験結果は良好に一致した.特にPCT特性を正確に組み込むことで既往の研究よりも精度の高い解析が行えることを確認した.また,有限要素法による熱・物質移動解析プログラムを作成し,先ほどの有限体積法による解析モデルと比較し,妥当性の検証を行った.さらに,吸蔵反応に伴う粒子膨張を考慮した圧縮粉体層内応力解析モデルを作成した.水素吸蔵合金のヤング率やボアソン比等,一部の物性データが不足しているため十分な評価はできていないが,既往のアルミナ粉体の充填層圧縮試験ならびに解析結果と比較して妥当性を検証した.
2.実験
水素吸蔵合金アクチュエータの性能向上に関して,まずは模擬実験として,上記の項目1で製作した実験装置を用いて検討した.本年度は,反応速度低下の原因のひとつとして挙げられる低い有効熱伝導率の改善を目的として,190W/mKと高い熱伝導率を持つ炭素繊維を用いて検討した.その結果,充填層体積に対してわずか1%の炭素繊維を添加することで,水素吸蔵・放出反応時間が3-4割程度短縮された.
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