活性炭細孔内シリカ添着による新規高性能吸着ヒートポンプ用吸着材の開発

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18656276
• Research Institution: Aichi Institute of Technology
• Principal Investigator: 架谷 昌信 愛知工業大学, 工学部, 教授 (50021788)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 二一 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70074432) ; 大島 貴充 愛知工業大学, 工学部, 教授 (50078911) ; 小林 敬幸 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 助教授 (90242883) ; 渡辺 藤雄 愛知工業大学, 総合技術研究所, 助教授 (70109312)
• Keywords: 吸着ヒートポンプ / 複合吸着剤 / 活性炭 / シリカゲル / 水蒸気吸着 / 細孔構造 / 低温熱エネルギー

Research Abstract

100℃程度以下の低温熱エネルギー利用機器に位置づけられる吸着ヒートポンプに関して、水蒸気を作動媒体とする吸着ヒートポンプ用吸着材に着目し、その高性能化開発を目的とする検討を行った。具体的には、新たに「活性炭細孔内シリカ添着による新規高性能吸着材開発法」を提案し、本法の有効性を実験的に検証した。
本研究では第一段階として、シリカを活性炭細孔内に充分に添着させうる条件を明確化するために、以下の実験条件化で得られた試作吸着材の細孔構造特性、水蒸気吸着特性を指標とする最適シリカ添着条件の検討を行った。
べ一ス吸着材には細孔構造の異なる2種の市販の活性炭(水蒸気賦活炭、薬品賦活炭)を、シリカ原料には0.1〜10wt%-ケイ酸ソーダを、使用した。試料は、あらかじめケイ酸ナトリウムを活性炭細孔内に含浸させた後、2mol-H_2SO_4による脱ソーダ操作によって細孔内にシリカを添着させるプロセスにより試作した。この試作はケイ酸ソーダの濃度、含浸時間、ならびにプロセスの繰り返し回数を種々変化させて行った。得られた試料についてN_2吸着法による細孔構造特性および水蒸気吸着特ならびに吸着材充填密度の測定結果に基づくシリカ添着効果の評価を行った。
その結果、以下の成果を得た。、
1)試作試料では原料活性炭に存在する細孔直径3nm以上の細孔が減少しており、本法による細孔内でのシリカ添着が確認された。
2)1)の結果は試作吸着材の粒子密度が水蒸気賦活炭、薬品賦活炭の粒子のそれのそれぞれ最大14%および64%増大になることからも裏付けられた。
3)試作吸着材の水蒸気吸着等温線は原料活性炭のそれに比べて低相対水蒸気圧側にシフトし、吸着ヒートポンプの作動相対圧範囲の吸着量差は水蒸気賦活炭、薬品賦活炭をべ一スとする試作試料においてそれぞれ最大3倍および10倍となる。
4)1)〜3)の変化はケイ酸ナトリウム濃度1.Owt%、プロセスの3回繰り返し試料において最大となる。