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排熱エナジーハーベスティングに向けた蓄熱マイクロカプセルおよび蓄熱スラリーの開発

用于余热能量收集的蓄热微胶囊和蓄热浆料的开发

基本信息

批准号：
21K03912
负责人：
幕田寿典
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、有効活用されていない１００～２００℃の中低温排熱のエナジーハーベスティングに適した蓄熱マイクロカプセル及びそのスラリーの実用化に向け、コアとなる蓄熱カプセルの開発とスラリーとしての熱物性・蓄熱特性を明らかにして中低温排熱利用の画期的なプラットフォームとなりうる材料の創出を目指している。2年目の研究では、初年度に引き続き、研究項目①「蓄熱マイクロカプセルの開発および最適化」の内容について研究を行った。初年度においてオルトケイ酸テトラエチルを膜物質の前駆体として用いてエリスリトールを内包したシリカ蓄熱マイクロカプセルの調整に成功しているため、2年目は作成時に溶融キシリトールを分散するオイル粘度や触媒添加などのパラメータを中心に条件最適化を行った。その結果平均30μm以下でシリカ膜による被覆率約90％でのカプセル生成が可能となった。また、研究項目②「蓄熱カプセルの物理特性・耐久性評価」については、まだカプセル調整条件の最適化を続けている段階であるため本格的な計測は行っていないものの、試験の可否の検討のため微小圧縮試験機で測定したところ、平均24.5μmのカプセルで破壊強度3.3MPaで破損するという結果が得られた。研究項目③「蓄熱マイクロカプセルの熱物性評価」については、DSCを用いた計測を行っており、ベストな条件において147J/gで蓄熱が可能であるという結果が出ている。研究項目④「蓄熱スラリーを用いた蓄熱・放熱システムの検証」については断熱容器内にシリコンオイル中に蓄熱カプセルを分散させた蓄熱スラリーを封入し、マグネチックスターラーによる攪拌の物理刺激によって過冷却解除をさせることによってカプセル内包されているエリスリトールの潜熱に起因した温度上昇を確認した。

This study is aimed at the development of materials for the application of medium and low temperature heat rejection at 100~200℃. 2 years of research projects, initial year of introduction, research project ① "heat storage development and optimization" content of research projects In the first year, the precursor of the film material was successfully adjusted to the inner layer of the film material. In the second year, the melt viscosity was optimized to the center of the film material. The results show that the average film coverage is about 90% below 30μm, and the film formation is possible. In the research project ② "Physical characteristics of heat storage and durability evaluation", the optimization of adjustment conditions was carried out. The measurement of this specification was carried out on a micro-compression tester. The average breaking strength of 24.5μm was 3.3 MPa. Research project ③ "Thermal Properties Evaluation of Thermal Storage": The results of DSC measurement are as follows: The conditions for thermal storage are 147J/g. Research item 4:"Demonstration of heat storage and heat release in thermal insulation container": Identification of the cause of heat storage and heat release in thermal insulation container