低エネルギーでの微粒化制御による排ガス中のNOx低減/CO2吸収・回収手法

本研究ではe-fuel(カーボンニュートラル合成燃料）や水素燃料を使用したとしても様々な内燃機関から排出されるNOxやCO2の低減・吸収・回収するための新たな開発を目的としている.今年度はNOxやCO2の還元・吸収溶剤である尿素水溶液やMEA(モノエタノールアミン)水溶液を管内の流れ場にて低エネルギーで微粒化・気化させるための手法を検討した．まず, 噴霧した還元・吸収溶剤について，ガス温度違いの流れ場での挙動を側面および垂直方向による可視化可能な実験方法について車両を模擬した可視化実験装置にて確立し，管内液滴分布や速度，粒子数を検証した．またそれらの実験結果を数値化させるためにPIV-DDM(粒子画像流速測定 ＋離散液滴法)+AI+データ同化解析にて液滴挙動の再現も実施した．次に噴霧液滴を衝突させるプレートに新たに創生した表面微細構造を施した後，微粒化・気化の促進可能性を検証した．実際の車両相当条件を模擬可能なSCRシミュレータ内へ新たな表面微細構造を施した衝突プレートを設置し噴霧液滴を衝突させ, 可視化耐熱ガラス管内でのガス流内での気液混相流内の微粒化・気化挙動やCO2吸収量を確認した.排ガス中のCO2濃度を模擬したガス流れ中にMEA水溶液を噴霧した場合，衝突プレートなし→衝突プレートあり→衝突プレートあり＋表面微細構造付き，とCO2吸収率が増加する傾向となった．これらの結果からNOxやCO2の還元・吸収には衝突による微粒化や気化が有効であると共に，その衝突面を表面微細加工による衝突瞬間時の液滴微粒化や気化を更に向上可能になる事を明らかにした.

本研究ではe-fuel(カーボンニュートラル合成燃料）や水素燃料を使用したとしても様々な内燃機関から排出されるNOxやCO2の低減・吸収・回収するための新たな開発を目的としている.今年度はNOxやCO2の還元・吸収溶剤である尿素水溶液やMEA(モノエタノールアミン)水溶液を管内の流れ場にて低エネルギーで微粒化・気化させるための手法を検討した．まず, 噴霧した還元・吸収溶剤について，ガス温度違いの流れ場での挙動を側面および垂直方向による可視化可能な実験方法について車両を模擬した可視化実験装置にて確立し，管内液滴分布や速度，粒子数を検証した．またそれらの実験結果を数値化させるためにPIV-DDM(粒子画像流速測定 ＋離散液滴法)+AI+データ同化解析にて液滴挙動の再現も実施した．次に噴霧液滴を衝突させるプレートに新たに創生した表面微細構造を施した後，微粒化・気化の促進可能性を検証した．実際の車両相当条件を模擬可能なSCRシミュレータ内へ新たな表面微細構造を施した衝突プレートを設置し噴霧液滴を衝突させ, 可視化耐熱ガラス管内でのガス流内での気液混相流内の微粒化・気化挙動やCO2吸収量を確認した.排ガス中のCO2濃度を模擬したガス流れ中にMEA水溶液を噴霧した場合，衝突プレートなし→衝突プレートあり→衝突プレートあり＋表面微細構造付き，とCO2吸収率が増加する傾向となった．これらの結果からNOxやCO2の還元・吸収には衝突による微粒化や気化が有効であると共に，その衝突面を表面微細加工による衝突瞬間時の液滴微粒化や気化を更に向上可能になる事を明らかにした.