イソブチレンー水ー第三ブチルアルコ-ル系ケミカルヒ-トポンプの開発

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目的はおよそ373K以下の低温熱源を昇温再利用するために、イソブチレン/水/第三ブチルアルコ-ル反応系を用いたケミカルヒ-トポンプを開発することである。本年度は速度論的検討より本ヒ-トポンプシステムの性能を評価した。(1)イソブチレン水和反応速度の測定イソブチレン水和反応を陽イオン交換樹脂触媒を用いて本ヒ-トポンプに必要な反応条件で速度を測定した。測定結果より、反応はLangmuirーHinshelwod機構にもとずく表面反応律速とイソブチレン、水の競争吸着で説明できた。測定結果をもとに反応速度式を提出した。(2)第三ブチルアルコ-ル脱水反応速度の測定第三ブチルアルコ-ル脱水反応を陽イオン交換樹脂触媒によって、本ヒ-トポンプに必要な反応条件で行い反応速度を測定した。測定結果より、反応はイソブチレン水和反応の逆反応としてLangmuirーHinshelwod機構で説明できた。測定結果をもとに反応速度式を提出した。(3)本ケミカルヒ-トポンプシステムの速度論的検討得られた両反応速度式をもとにシステムの速度論的検討を行った。吸熱・発熱操作を各1回行ったときの1サイクルあたりの両反応の所要時間と熱出力を計算した。その結果、まず吸熱・発熱反応所要時間の比は8〜10吸熱反応に時間がかかった。この吸熱反応の律速性を克服するために連続式システムを提案した。ついで発熱反応器からの熱出力速度、および蓄熱量は既往のヒ-トポンプ、蓄熱材と同程度かそれ以上であった。以上より、このシステムは熱需要に対して柔軟に対応ができ、かつ高効率に熱変換が可能であることが明らかになった。