2023 年度研究成果報告書

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

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研究課題/領域番号	21K04521
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分24020:船舶海洋工学関連
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 / マイクロ波 / アンモニア / 燃焼 / 改質
研究成果の概要	当量比1.0以下のNH3(アンモニア)とAir(空気)の予混合ガスに対して、開発したマイクロ波プラズマ源を用いたプラズマ支援着火・燃焼を実施しました。本実験では、当量比1.0、流速0.167m/s、平均マイクロ波伝送電力84Wにおいて、燃焼ガス中の未燃NH3濃度は25ppm、N2O濃度は4ppmを達成しました。加えて、純NH3に対して、開発したマイクロ波プラズマ源を用いたNH3改質を実施しました。本実験では、純NH3流量0.2L/min、平均マイクロ波伝送電力112Wにおいて、最高NH3分解率84%を達成しました。
自由記述の分野	EMC
研究成果の学術的意義や社会的意義	近年の気候変動の主要因とされる温室効果ガス（GHG: greenhouse gas）内の二酸化炭素（CO2）濃度を低減するため、燃焼時にCO2を排出しないアンモニア（NH3）を燃料として利用する技術が求められています。そこで、NH3・空気（Air）予混合ガスに対するマイクロ波プラズマ源を用いた支援着火・燃焼技術、およびマイクロ波プラズマ源を用いた純NH3改質H2生成技術の開発を実施しました。これらの研究成果により、開発した技術が、燃焼時にCO2を排出しないNH3を燃料として利用する技術として有用であることが実証されました。