高温ケミカルヒートポンプと熱電変換デバイスを複合した熱電併給システムの開発

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本研究では酸化カルシウム/酸化鉛/二酸化炭素反応系を用いた熱駆動ケミカルヒートポンプに熱電変換デバイスを結合した可動部のないエネルギー変換システムの開発を目的としている。熱天秤を用いた従来の基礎的研究により、高温側の酸化カルシウム/二酸化炭素反応系も低温側の酸化鉛/二酸化炭素反応系も基本的な反応特性は把握されているので、本年度は、高温反応系の実証を中心に検討した。そこで、反応試料も試薬ではなく、実用的なものとして寒水石(98%CaCO_3)を用いた。本研究で製作したケミカルヒートポンプ試験機にこの試料600gを充てんして炭酸化反応圧力3気圧で実験した結果、電気ヒ-タにより900℃で蓄熱し、980℃に昇温して出力できることを確認した。さらに、ケミカルヒートポンプで重要な繰り返し反応耐久性の実験を行い、初期数サイクルで反応活性の低下がみられたが、その後は初期活性の30%程度の活性が持続されることを確認した。本ケミカルヒートポンプ試験機で炭酸化反応の圧力を3気圧より高くすることによりさらに高い温度における熱出力も可能であるが、その場合には試料粉体内部の伝熱の改善を図らないとホットスポットが形成され、試料が焼結して反応活性が急激に低下することが明らかになった。なお、年度途中で海外出張が決まったため熱電変換の実験はできなかったが、出力温度レベルが確認されたので、この温度レベルに対応する熱電変換デバイスを選定して研究を継続する予定である。