ライデンフロスト現象を用いた新規低温廃熱エネルギー回収システム開発への挑戦
【研究キーワード】
ライデンフロスト / 磁性流体 / ラチェット / 核沸騰 / 重力 / 酸化亜鉛 / ナノロッド / 撥水 / 発電 / エネルギー
【研究成果の概要】
平滑なSi基板およびラチェット構造を付与したZn板上にZnOナノロッド（ZnO-NR）を形成し、ライデンフロスト現象を調査した。Si基板での結果から、ライデンフロスト温度の低下に適切な固液接触面積分率があることが明らかになった。Zn板での実験から、水滴の自走は核沸騰由来と重力由来に分けられ、温度と構造に依存することが明らかになった。特にZnO-NRを1つおきに配置した表面では、自走温度の低下と自走速度の上昇の両方が実現することが示唆された。ラチェット構造を表面に有するライデンフロストリングを用いて磁性流体に回転運動を誘起し、軌道上にコイルを設定することで誘導起電力が得られた。
【研究の社会的意義】
現状での廃熱利用は既存技術で利用しやすい400oC以上の高温廃熱が中心であり、300oC以下の低温廃熱は、十分に利用されているとは言えない。この温度域の熱エネルギーは技術的に回収が行いにくく、その有効利用のための技術開発が求められている。本研究では、この温度領域で発現する「ライデンフロスト現象：液体が沸点よりも高温度の固体表面に接触した際に、液体が揮発することで蒸気膜が形成され浮遊する現象。その結果、液体の急激な蒸発が抑制される効果」に着目し、この現象を効果的に固体材料表面上に発現させ、液滴の回転運動を誘起することで、従来困難であった100～300oCの廃熱の回収を可能にする。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 酒井 宗寿 | 茨城大学 | 研究・産学官連携機構 | 准教授 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2021-03-31
【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)