フェライトを用いる廃熱利用型炭素循環システムの試作
【研究分野】エネルギー学一般・原子力学
【研究キーワード】
熱 / 化学エネルギー変換装置 / 酸素放出反応 / 酸化プラセオジム / ニッケルフェライト / CO_2 / メタン / Co_2 / ケミカルヒートポンプ / 熱交換器 / 水素発生 / 化学エネルギー変換 / 酸素分圧 / 炭素循環 / メタン化反応 / 廃熱
【研究成果の概要】
(1)熱/化学エネルギー変換実験装置の試作運転
熱/化学エネルギー変換装置を試作し、酸素放出反応による熱回収効率を測定した。CBNFを用いた熱回収システムではCBNFの酸素放出量が少なすぎるために熱回収効率は低効率で、熱/化学エネルギー変換装置としては機能させることができないことが分かった。しかしモデルとして400℃での酸化プラセオジムによる酸素放出による熱回収効率を測定したところ、この反応に対して本試作機は酸素放出による熱/化学エネルギー変換システムとして作動することが確認できた。
(2)熱/化学エネルギー変換効率の改善
試作機の熱変換効率を高めるため酸素放出過程の雰囲気を低酸素分圧下と高酸素分圧下に分離し、低酸素雰囲気下での熱吸収を増幅させる機構を原理として考案し、その実証を行った。更に水素発生セルと酸素発生セルの両セルを改良し、酸素放出と水素発生反応とが繰り返し行わせることができるようにしたのち、酸素放出過程時に低酸素分圧下で発生する微量の酸素を増幅用酸素発生装置(平成6年度試作の熱/化学エネルギー変換試作装置)に導入し、吸熱が十分大きく進行するようになるまで吸収させる方法を検討した。吸収には水素発生過程、酸素放出過程、共に進行する温度で作動する酸化物を検討し、酸素放出過程を二つのプロセス(低酸素分圧過程と高酸素分圧過程)に分離することにより、低酸素分圧雰囲気下での酸化物の活性化による低熱吸収効率を改善できる可能性を見いだした。
(3)廃熱利用型炭素循環システムの試作運転
メタン化の反応システムを300℃でのニッケルフェライトによるCO_2分解装置との組み合わせによる方式で組立てた。この方式は排ガス中のCO_2を300℃のままで分離濃縮し、メタンにまで転換するシステムとして有用なことが分かった。熱/化学エネルギー変換実験装置の組み合わせたシステムの設計を行った。
【研究代表者】