2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of porous silica-coated metal composite for rapid water vapor adsorption and heat transfer
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15K06682
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
汲田 幹夫 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (60262557)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
児玉 昭雄 金沢大学, 機械工学系, 教授 (30274690)
東 秀憲 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (40294889)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | メソポーラスシリカ吸着材 / 水蒸気吸着 / 吸着冷凍 / 複合構造体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低温熱駆動型吸着式冷凍機のエネルギー出力密度を増大させるためには，固体吸着材の冷媒蒸気吸着能の向上に加えて，吸着材熱交換器内の伝熱促進が不可欠である。本研究では，高熱伝導性のアルミニウムの表面に，高い水蒸気吸着能を持つメソポーラスシリカ（MPS）およびゼオライト系吸着材を化学的に固定化した高熱伝導性複合吸着体を調製し，その吸着式冷凍機への適用性について検討することを目的としている。今年度の研究実績は以下に示す通りである。①ホウ酸陽極酸化処理によって厚み約200nmの酸化皮膜を施したアルミニウム平板表面にシランカップリング剤3-Chloropropyltrimethoxysilane（CPTS）を用いてMPSと2種類のゼオライト系吸着材の粒子層を形成させた結果，MPSとシリコアルミノフォスフェート系ゼオライトはディップコーティング法により一様な吸着材粒子層を得ることが可能である。②陽極酸化アルミニウム表面を予めCPTSで改質し，その後MPSをディップコーティングすることで，MPS被覆量は表面改質しない場合に比べて増大する。③MPS粒子層厚みはディップ回数に対してほぼ直線的に増大し，4回の繰り返し操作までは亀裂のない良好な粒子層を形成できる。また，MPS被覆量はディップ液のMPS/CPTS比の影響を大きく受ける。本研究では，CPTS濃度5v/v%，MPS/CPTS比3，ディップ回数4の調製条件において，昨年度実績の約4倍の厚み115μmの粒子層を持つMPS/アルミニウム複合吸着体が得られた。④カップリング剤CPTSの導入量を増やすことは強固なMPS粒子層の形成に非常に効果的である一方で，CPTSはMPSのミクロ孔容積の減少をもたらす。このことは低いMPS/CPTS比で調製したMPS/アルミニウム複合吸着体の水蒸気吸着容量が相対的に大きくなることと合致する。
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