| 研究課題/領域番号 |
19K12406
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
伊東 弘行 神奈川大学, 工学部, 准教授 (30372270)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | バイオマス / 灰除去 / 水 / 塩酸 / 電場 / 電荷交換 |
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| 研究実績の概要 |
バイオマスブリケットの燃焼利用における重要な課題の一つに燃焼灰の排出が挙げられる。燃焼灰は燃焼器トラブルの原因になるほか処理に手間やコストを要するなど利用普及の妨げとなっている。本研究では、(1) ブリケット製造に供する粉砕したバイオマス固体試料から、燃焼灰の原因となる金属成分を効率よく除去出来る手法を調べ、(2) 金属成分を除去したバイオマス固体試料、および同試料より作成したブリケットの燃料としての特性、および燃焼特性を調べることを目的としている。
本年度は、ヒノキおがくず試料を塩酸水溶液に浸して電場を付与することで、塩酸水溶液中に溶出した金属イオンに電気泳動を生じさせて試料中からの金属成分の排出を促進することを目的とし、金属除去への電場付与の効果を調べた。電圧の印加方法は、(1)両電極を絶縁体（ポリエチレンフィルム）で覆い電極での電荷交換を行わない場合、(2)電極をそのまま塩酸水溶液に浸して電荷交換を行う場合、の２通りについて実施し、さらに(1)では２種類の電圧（50Vおよび300V）を用いた。その結果、絶縁体がある場合、50Vでは同濃度の塩酸水溶液に静置含侵した場合と大きな差は見られなかったが、300Vでは静置含侵の場合に比べ大きく灰分割合が減少した。また、絶縁体を用いない場合（印加電圧50V）、絶縁体を用いた場合の300Vの灰分減少割合と比べても大きく灰分割合が減少しており、金属成分の除去に対し、強い電場を付与し、さらに電荷交換を行うことで、大きな灰分除去効果を得ることができる可能性が示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2020年度は、コロナウイルスの感染防止に関わる緊急事態宣言ならびにその後の大学への入構禁止、入構制限により、実験を当初の予定通りに進めることができなかった。このため、本年度は試料からの金属除去への直流電場の効果（絶縁体がある場合の2種の電圧の効果、絶縁体がない場合の1種の電圧の効果）を確認することはできたが、交番電場や電圧の大きさのより詳細な効果については確認に至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
バイオマス試料を水あるいは塩酸水溶液に含侵し、灰分除去への電場(交番電場)付与の効果を確認する。また、灰分除去処理によるバイオマス燃料の有機成分(燃焼に寄与する揮発分および固定炭素分)の損失についても確認する。
KやNaなどのアルカリ金属はバイオマス試料の燃焼において、燃焼を促進する触媒として作用することが知られている。しかしながら、ブリケット燃焼における灰分の影響は詳細には明らかになっていないのが現状である。今後は灰分除去を行った試料にて高密度ブリケットを作成して、単一ブリケットの高温空気中における燃焼試験を実施し、着火遅れ時間、燃焼速度(質量減少速度)の時間変化、ブリケットの揮発分が火炎をともなって燃焼する有炎燃焼継続時間、揮発分が放出された後に残された固定炭素分が試料表面で酸素と反応して燃焼するチャー燃焼継続時間、に対する金属除去の影響を確認する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は、コロナウイルスの感染防止に関わる緊急事態宣言ならびにその後の大学への入構禁止、入構制限により、実験を当初の予定通りに進めることができなかったことによる。
使用計画としては、試料灰中の金属成分分析の依頼分析、および消耗品として、バイオマス試料、蒸留水、塩酸、TG/DSC分析用のアルミナカップ等を購入する。
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