2023 年度実施状況報告書

新規燃料の可能性を探る

研究課題

研究課題/領域番号	23K03705
研究機関	防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
研究代表者	安永健治防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (10523128)
研究分担者	田中光太郎茨城大学, 応用理工学野, 教授 (10455470) 山中信敬防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 助教 (70868778)
研究期間 (年度)	2023-04-01 – 2028-03-31
キーワード	生成物分析 / 着火遅れ時間 / 燃焼反応モデル / 衝撃波管 / 急速圧縮機
研究実績の概要	当該研究は、バイオ燃料から生成されるフルフラールとその誘導体であるフルフリルアルコール、フルフリルエーテル、レブリン酸アルキルの燃焼反応モデルの構築・検証を目的としている。２０２３年度には、衝撃波管及び急速圧縮機を用いてフルフラールの熱分解生成物分析と、着火遅れ時間のデータを得ることが出来た。得られたデータを解析するために、現在確認できている３つの反応モデル(モデル１:Jin et al., Combustion and Flame 226, 2021, 2008, 211-210, モデル２: The CRECK Modeling Group, C1-C16 HT+LT mechanism (Version 2003, March (2020)), モデル３: Tran et al., Combustion and Flame 181, 2017, 251-269)の検証を行った。モデル３は、フルフラール単分子分解の主反応経路が記述されていないため、シミュレーションの対象外とした。反応モデル１と２を用いたシミュレーションは、実験結果を十分に再現できておらず、共通して以下に示す２つの問題があることが明らかになった。１つめは、熱力学データの記述である。熱力学データは温度(T)の多項式関数として表現されるが、上述の２つのモデルでは特定の温度で関数の連続性が保たれていない。このため、シミュレーションに不具合を生じている。２つめは、高温でのフルフラールの分解が過小評価されていることである。このように、実験結果をベースに既存の反応モデルの問題点を明らかにすることが出来た。
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２０２３年度は、実験では、衝撃波管を用いたフルフラールの生成物分析及び急速圧縮機を用いた着火遅れ時間を測定することを予定した。また、反応モデルの構築・検証では、フルフラールの燃焼反応モデル構築に着手することを目的としていた。実験、反応モデルの構築共に予定通り進んでいるため研究はおおむね順調に進展している。
今後の研究の推進方策	研究は順調に進行しており、当初の計画通りに進める予定である。
次年度使用額が生じた理由	ガス分析実験に使用するガスクロマトグラフ用カラムの購入に経費を計上していたが、分担者の山中助教が使用している既存のカラムを使用することで十分な結果を得ることが出来た。また、圧力計が予定より安く購入できるなど、物品費が当初の見積もりより安くなったため次年度使用額が生じた。研究成果が順調にでており、分担者との連携をより密に取るために旅費として使用する予定である。