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2022 年度 実績報告書

多孔体表面の微細構造制御による超高温水蒸気生成の物理機構

研究課題

研究課題/領域番号 18K03944
研究機関横浜国立大学

研究代表者

田中 美香子  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助手 (00467060)

研究分担者 森 昌司  九州大学, 工学研究院, 教授 (10377088)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード多孔質 / 界面反応 / 水素 / 2相流
研究実績の概要

昨年度から引き続き,多孔体表面の微細構造制御による超高温エタノール水蒸気からの水素生成の物理機構を調べるために,空隙率や熱伝導率を変化させた耐熱煉瓦ブロック(イソライト製,B2,B3,C2)で多孔質試験体を構成することにより,本研究を遂行した.それぞれの無触媒の耐熱煉瓦ブロック試験体の中心に7mmの孔を設け,中心部を150Wで加熱すると加熱開始後数秒で高温エタノール水蒸気と水素を生成することができた.多孔質体中央に設けた孔の加熱によって多孔質体試験部では,①孔試験面付近の微少かつ多孔質体のメニスカス部におけるエタノール水溶液の蒸発と過熱エタノール蒸気の生成,②供給エタノール水溶液の予熱,③毛管力による液の吸 (加熱部への供給),の3つの過程が同時に進行することを改めて確認した.これらの結果より,熱源からの熱のみにより,水素生成までのプロセスを単純な構造と材料の 一の多孔質体でパッシブに行うことができることを確認した。これらの結果を用いて,エタノールと水の割合を変化させた場合に,耐熱煉瓦ブロック(イソライト製,C1,B2,B3,C2)を用いた水素生成にどのような影響を与えるかを調べた.その結果,孔 面付近の微少かつ多数のメニスカス部におけるエタノール水溶液の蒸発と過熱エタノール蒸 の生成に熱が使用されるのではなく,供給エタノール水溶液の予熱にばかり熱が使用されているため,水の割合が少ない方が水素生成効率が高いことが判明した.水素生成効率を上げるためには,耐熱煉瓦ブロックのアルミナ組成の比と,エタノール水溶液濃度の両方が重要であることが判明した.

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公開日: 2023-12-25  

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