| 研究課題/領域番号 |
26289044
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
丸田 薫 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50260451)
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| 研究分担者 |
中村 寿 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40444020)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 燃焼 / 詳細化学反応機構 / マイクロリアクタ / 低温酸化反応機構 |
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| 研究実績の概要 |
独自の火炎クロマトグラフ法を基盤技術として，現代の高度燃焼器の総合性能に多大な影響を及ぼす高級炭化水素燃料の多段酸化反応を段階別に分離して安定化する手法の確立を目標に研究を進めている．燃料毎に異なる低温酸化（冷炎），部分酸化（青炎），完全酸化（熱炎）の各過程を個別対象として反応研究を行うことで，燃焼特性INDEX との相関の解明，多段酸化反応における段階別の総括活性化エネルギーの導入を図り，全く新しい原理による化学反応簡略化手法の構築を目指している．
初年度である平成26年度には，従来型のマイクロリアクタで用いてきた平面水素火炎バーナに代えて，縦型のマイクロリアクタに組み合わせるリング状の火炎と，電気ヒータの特性を把握した．これにより，非常に微弱な発光を呈する多段酸化反応の低温側の過程を観察するのに必要な情報を取得している．
平成27年度には，縦型のマイクロリアクタとリング状火炎の組合せにより，温度勾配の穏やかな状態で最高温度を変化させることで，三段の反応のうち低温側の2段のみ，また最も低温の1段のみの反応帯を実際に抽出して安定化することに成功した．世界標準とされてきた詳細化学反応機構と，近年改良が進められている複数の反応機構を用いてこうした条件を模擬する数値計算を行ったところ，実験観察と，複数の反応機構による反応帯構造には顕著な食い違いがあることが明らかとなった．今後は，この差異の原因を特定し，反応機構を修正するため，分離した反応帯における化学種計測を実施し，真の現象を表現しうる詳細反応機構の構築に向けて，反応経路解析等を進める予定である．このため，質量分析器へのサンプリング系統の構築も併せて進めてきた.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
縦型のマイクロリアクタとリング状火炎の組合せで，多段酸化反応のうち低温側2段，低温の1段（冷炎）のみを実際に分離して安定化することに成功した．複数の詳細化学反応機構による数値計算を実施したところ，実験観察と，複数の反応機構による反応帯構造には顕著な差異があることを明らかにしている．分離した反応帯からのサンプリング計測を行うことで，真の現象を表現しうる反応機構構築への準備が整ったこととなる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本手法の強みを活かし，分離した低温酸化反応帯における真の現象を表現しうる詳細反応機構の構築に向けて進める．質量分析器へのサンプリング系統の構築をすすめ，サンプリング実験を行う．実験的に冷炎反応帯の化学種分布計測を行い，反応経路や感度の修正を通じて，既存の詳細反応機構の抜本的な改良へと繋げる予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度切り替えに近い時期の学会参加費の事務処理が年度末時点で完了できなかったため．
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| 次年度使用額の使用計画 |
予定通り，学会参加費として使用する．
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