2004 Fiscal Year Annual Research Report
高温反応を高効率に実現する自立マイクロリアクタの要素開発と携帯燃料改質器の構築
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04J03388
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 大祐 東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | マイクロリアクタ / マイクロエゼクタ / マイクロバルブ / CFD / 低圧力損失 / 水蒸気改質 |
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| Research Abstract |
本研究では半導体微細加工技術を用いて実現したマイクロリアクタでブタンを水素に改質するシステムを研究する。本年度は自立マイクロリアクタの要素のマイクロエゼクタ、マイクロバルブ、燃焼器について研究を行った。
マイクロエゼクタはエゼクタの出口の圧力が大気圧から数十Pa上昇すると空気供給能力が急激に低下する問題がある。この問題を解決するために数値流体力学(CFD)を使用してエゼクタ内の流れを解析した。CFD解析の結果が試作したエゼクタの実験結果に近いことからCFD解析が有効であることがわかった。マイクロエゼクタのノズル、混合管、ディヒューザ、スケールを変えたときの性能の変化をCFD解析によって求めた。
マイクロバルブはコルゲートダイヤフラム、静電バルブによって構成されている。本年度は要素であるコルゲートダイヤフラム、静電バルブの開発、実験を行った。コルゲートダイヤフラムはブタンの流量が27sccmのとき300Pa以下の圧力損失を実現できた。これは、マイクロリアクタに使用するには十分な性能である。静電バルブはブタン圧力下で開閉の動作を確認した。ただ、試作した静電バルブは閉じている状態でもリークが発生してしまった。要素であるコルゲートダイヤフラム、静電バルブが機能することが確認できたので、現在は要素を組み合わせマイクロバルブとして試作している。
試作したエゼクタを使用してブタンの燃焼実験を行った。燃焼器には内径7mmのステンレス管を使用して外径、長さを変えて実験した。エゼクタがブタンの燃焼に必要な空気を供給することが確認できた。燃焼効率は約80%、最高燃焼温度は約560℃が得られた。
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