マイクロ波プラズマを用いたアンモニア・空気予混合ガスの燃焼特性の改善

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近年、大気中の温室効果ガス（GHG: greenhouse gas）濃度の増加に起因する気候変動により、洪水、干ばつ、豪雨、高潮などの自然災害の発生が増加することが懸念されています。このGHGの中で、石油や石炭、天然ガスなどの炭化水素燃料の燃焼などによって排出されるCO2は、気候変動の主要因と考えられています。そこで、本研究課題では、従来、炭化水素燃料を利用していた内燃機関から排出されるGHGを低減するため、燃焼時にCO2を排出しないアンモニア（NH3）ガスを燃料として利用する技術開発を行っています。具体的には、炭化水素燃料と比べて着火温度が高く燃焼速度が遅いNH3と空気（Air）の予混合ガスの燃焼特性（着火性および燃焼性（火炎伝播速度等））を改善する手法として、マイクロ波プラズマ支援着火・燃焼技術を適用し、NH3燃焼時の一酸化二窒素（N2O：GHGの１つ、二酸化炭素の約300倍の地球温暖化係数を持つ）の生成を抑制しながら、NH3・Air予混合ガスを安定・高効率に着火・燃焼させる技術を開発することを目的としています。初年度である令和3年度は、腐食性および毒性のあるアンモニア（NH3）ガスを取り扱うため、安全性を考慮したNH3ガス供給・排出設備を構築すると共に、製作したマイクロ波プラズマ生成装置を取り付けたNH3・空気（Air）予混合ガスバーナー着火・燃焼実験システムを構築しました。この際、マイクロ波プラズマ生成装置による供給ガスのプラズマ化を確認する試実験を行いました。本試実験では、供給ガスとして、アルゴン、空気（Air）、メタンを用い、本実験装置がこれらのガスをプラズマ化できることを確認しました。