輝炎形成開始近傍領域におけるすす粒子生成機構

本研究は,メタン・空気予混合ふく射制御火炎を対象として,気体分子しか存在しない発熱反応帯とすす粒子が存在する輝炎との間に存在する非発光領域に焦点を絞り,すす粒子生成過程を明らかにするものである.これまでの研究では,すす粒子生成に大きく関与していると考えられるイオンに注目し,静電探針(ダブルプローブ)法により火炎内のイオン濃度の測定を行うと共に,すす粒子の前駆物質と考えられる多環芳香族炭化水素の濃度測定を行った.平成13年度は,多環芳香族炭化水素の濃度分布測定の範囲を非発光領域のみならず,輝炎内部にまで拡大して,温度分布測定と合わせて各種金属触媒を設置した場合の固体炭素粒子生成に関する検討を行った.その結果,以下の実験結果が得られた.(1)輝炎開始領域にチタン触媒を設置すると,発熱反応体と輝炎の間にある非発光領域が拡がる.(2)輝炎開始領域にニッケル触媒を設置すると,発熱反応体は触媒の下流側に移動する.これは,輝炎内の一酸化炭素,二酸化炭素及び水素が反応して,メタン,水蒸気などに変化(シフト反応)が生じているためと考えられる.(3)Fe/Mo触媒を用いた場合,当量比や流速により性質の固体炭素が生成する.(4)触媒を用いない場合,輝炎を呈し,かつ火炎温度が高い条件において,炭素原子のみで形成される固体炭素の一種であるフラーレンが生成している.以上の結果,チタン触媒を輝炎内に設置した場合,非発光領域が拡がることより,すす粒子生成機構を解明するための実験法として適していることを明らかにした.また,触媒を用いない場合,火炎温度が高いと脱水素反応などにより固体炭素が生成することを示した.

本研究は,メタン・空気予混合ふく射制御火炎を対象として,気体分子しか存在しない発熱反応帯とすす粒子が存在する輝炎との間に存在する非発光領域に焦点を絞り,すす粒子生成過程を明らかにするものである.これまでの研究では,すす粒子生成に大きく関与していると考えられるイオンに注目し,静電探針(ダブルプローブ)法により火炎内のイオン濃度の測定を行うと共に,すす粒子の前駆物質と考えられる多環芳香族炭化水素の濃度測定を行った.平成13年度は,多環芳香族炭化水素の濃度分布測定の範囲を非発光領域のみならず,輝炎内部にまで拡大して,温度分布測定と合わせて各種金属触媒を設置した場合の固体炭素粒子生成に関する検討を行った.その結果,以下の実験結果が得られた.(1)輝炎開始領域にチタン触媒を設置すると,発熱反応体と輝炎の間にある非発光領域が拡がる.(2)輝炎開始領域にニッケル触媒を設置すると,発熱反応体は触媒の下流側に移動する.これは,輝炎内の一酸化炭素,二酸化炭素及び水素が反応して,メタン,水蒸気などに変化(シフト反応)が生じているためと考えられる.(3)Fe/Mo触媒を用いた場合,当量比や流速により性質の固体炭素が生成する.(4)触媒を用いない場合,輝炎を呈し,かつ火炎温度が高い条件において,炭素原子のみで形成される固体炭素の一種であるフラーレンが生成している.以上の結果,チタン触媒を輝炎内に設置した場合,非発光領域が拡がることより,すす粒子生成機構を解明するための実験法として適していることを明らかにした.また,触媒を用いない場合,火炎温度が高いと脱水素反応などにより固体炭素が生成することを示した.