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2023 年度 実績報告書

マイクロ波プラズマを用いたアンモニア・空気予混合ガスの燃焼特性の改善

研究課題

研究課題/領域番号 21K04521
研究機関国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所

研究代表者

関口 秀紀  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 上席研究員 (80415843)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードプラズマ支援着火・燃焼技術 / マイクロ波 / アンモニア
研究実績の概要

本研究では、内燃機関から排出される温室効果ガス(GHG: greenhouse gas)を低減するため、アンモニア(NH3)ガスを燃料として利用する技術開発を行った。具体的には、炭化水素燃料と比べて着火温度が高く燃焼速度が遅いNH3と空気(Air)の予混合ガスの燃焼特性(着火性および燃焼性(火炎伝播速度等))を改善する手法として、マイクロ波プラズマ支援着火・燃焼技術を適用し、NH3燃焼時の一酸化二窒素(N2O:GHGの1つ、二酸化炭素の約300倍の地球温暖化係数を持つ)の生成を抑制しながら、NH3・Air予混合ガスを安定・高効率に着火・燃焼させる技術を開発することを目的とした。
最終年度は、マイクロ波プラズマ支援着火・燃焼技術を用いたNH3・Air予混合ガスの希薄燃焼に焦点を当て、NH3・Air予混合ガスの当量比および流速、プラズマ生成(マイクロ波入力)電力、排ガス成分(未燃NH3、窒素酸化物NOx、およびN2O生成量)の関係を実験的に調査した。本調査の結果、当量比1.0以下のNH3・Air予混合ガスのマイクロ波プラズマ支援着火・燃焼が可能であることを実証すると共に、当量比1.0、予混合ガス流速0.167m/s、プラズマ生成電力84Wにおいて、排ガス中のNH3濃度25ppm、N2O濃度4ppmを達成した。また、本実験装置を用いた純NH3改質H2生成技術に関する研究を行い、100%NH3ガスをプラズマ化可能であることを実証すると共に、NH3流量0.2L/min、プラズマ生成電力112Wにおいて、NH3分解率84%を達成した。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2024

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件)

  • [雑誌論文] Experimental investigations of plasma-assisted ammonia combustion using rod-electrode-type microwave plasma source2024

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Sekiguchi
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 65 ページ: 66, 73

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2024.03.370

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pure ammonia direct decomposition using rod-electrode-type microwave plasma source2024

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Sekiguchi
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 57 ページ: 1010, 1016

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2023.12.296

    • 査読あり

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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