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Development of a new particle deposition coating process using flame aerosol technologies

使用火焰气溶胶技术开发新的颗粒沉积涂层工艺

基本信息

批准号：
20J20823
负责人：
平野知之
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

(1) 微粒子の高耐久化：微粒子の酸に対する耐久性を向上させることを目的として，コアシェル構造をもつナノ構造化微粒子の合成を検討した。気相法を用いたコアシェル粒子のワンステップ合成には，精密な温度制御が必要となる。本研究では，同軸流拡散火炎の中心に，原料液滴を輸送するための流路として石英管を設置することで，液滴や微粒子に供給されるエネルギーを制御できることを見出した。このプロセスにより，内部に多数のコア粒子を有するコアシェル構造（マルチコアシェル構造）を有する微粒子の合成に成功し，高い耐久性を示すことを明らかにした。(2) 凝集構造を制御した触媒粒子の開発：一般的に火炎合成ナノ粒子は，粒子間が焼結したネッキング構造を有することが知られている。これらのネッキング構造は粒子の電子伝導性を向上させ，その凝集度を制御することが重要である。本研究では，気体燃料の拡散燃焼と液体燃料の噴霧燃焼を利用して，凝集構造を制御した電極触媒粒子の合成を試みた。気体燃料の拡散燃焼を用いた場合，火炎帯背後に広く高温領域が形成され，粒子成長・焼結が促進した結果，粗大な粒子が生成されることが分かった。一方，液体燃料の噴霧燃焼を用いた場合，液体前駆体の急速なガス化と急冷却による再析出により，微細な凝集ナノ粒子が形成された。(3) 大量合成に向けた火炎プロセスの開発：粉体を大量に処理できる火炎プロセスの開発を行った。生産性の向上のために，昨年度までに行った液体原料の供給に加えて，粉体原料の供給ができるように装置を改良した。開発した火炎装置は，粉体やガスの大量供給に対して安定に稼働し，粉体のキャリアガス流量の増加による消炎は確認されなかった。また，供給した粉体原料は，火炎中で効率的にエネルギーが供給されることで溶融し，球状化することが明らかとなった。

(1)High durability of micro-particles: the purpose of improving the durability of micro-particles and the synthesis of structured micro-particles The phase method is necessary for precise temperature control. This study shows that in the center of coaxial flow dispersion, the flow path of raw material droplets is set up, and the flow path of droplets and particles is controlled. The composition of the particles in the interior of the structure is successful and the durability is high. (2)Agglomeration structure control and development of catalyst particles: general combustion synthesis of particles, particle sintering, particle structure control and development of catalyst particles The electron conductivity of the particles is improved, and the degree of aggregation is controlled. In this study, the dispersion combustion of gaseous fuel and the spray combustion of liquid fuel were studied. The aggregation structure was used to control the synthesis of electrode catalyst particles. In the case of dispersed combustion of gaseous fuel, the high temperature region is formed behind the flame zone, and the particle growth and sintering are promoted. As a result, coarse particles are generated. On the other hand, when liquid fuel is sprayed and burned, fine particles are formed due to rapid cooling and reprecipitation of liquid precursors. (3)Development of bulk synthesis and bulk processing of powders Productivity and improvement of equipment for liquid raw material supply and powder raw material supply The development of flame retardant equipment, powder supply in large quantities, stability, powder flow rate increase, anti-inflammatory and anti-inflammatory. The powder raw material is supplied, and the melting rate is increased.