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2021 年度 実施状況報告書

ウルトラファインバブルを用いた地熱熱水に伴う腐食・スケール抑制

研究課題

研究課題/領域番号 21K14576
研究機関九州大学

研究代表者

喜岡 新  九州大学, 工学研究院, 助教 (80864040)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードナノバブル / ウルトラファインバブル / 腐食 / 炭酸カルシウム / シリカ / グリーンインヒビター
研究実績の概要

地熱発電は再生可能エネルギーとして注目されており、国内での地熱発電所の多くが九州地方に集中しているが、発電所施設の金属配管等での腐食やスケール付着が大きな問題となっている。腐食やスケール抑制を目指した添加薬剤や配管材料導入に関する研究は進んでいるが、環境やコスト的な面から有効な手段は未確立のままである。本研究では、室内・屋外実験と数値シミュレーションを駆使して、環境に優しく低コストで導入可能である超微小気泡のウルトラファインバブル(ナノバブル)が、地熱流体による腐食や炭酸カルシウム・シリカスケール付着を抑制できるかどうかを理解することを目的としている。
初年度では、ナノバブルを利用した腐食抑制やスケール抑制の理論的見地について、Renewable and Sustainable Energy Reviews誌から発表できただけでなく、結晶サイズレベルでのナノバブルの役割や、配管表面におけるナノバブルの役割についても解明することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本課題では、室内実験・屋外試験と数値計算を両輪とし、ナノバブルが腐食、炭酸カルシウム、シリカスケール付着を抑制できるかどうかを検証している。アイデアについてはRenewable and Sustainable Energy Reviews誌から出版でき、室内実験は進んでいるが、コロナ禍によって屋外試験が未実施である。一方で、配管表面でのナノバブルの役割にフォーカスを置いたトライボロジーに関する室内実験では、抑制に寄与する表面ナノバブルによる面白い効果を確認することができた。

今後の研究の推進方策

主に室内実験によって、ナノバブルが腐食や炭酸カルシウムスケールの抑制に有効であることを見出している。最終年度では、初年度で未実施の屋外試験と数値計算を駆使して、ナノバブルのグリーンインヒビターとしての機能について解明していく。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件)

  • [国際共同研究] Colorado School of Mines(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Colorado School of Mines
  • [雑誌論文] Nanobubbles as friction modifier2022

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Masami、Kioka Arata、Tagomori Ken
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 165 ページ: 107333~107333

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2021.107333

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental perspectives in utilizing nanobubbles as inhibitors of corrosion and scale in geothermal power plant2021

    • 著者名/発表者名
      Kioka Arata、Nakagawa Masami
    • 雑誌名

      Renewable and Sustainable Energy Reviews

      巻: 149 ページ: 111373~111373

    • DOI

      10.1016/j.rser.2021.111373

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2022-12-28  

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