冷熱発生用高効率気固形ケミカルヒートポンプの開発

無機塩と気体の反応を駆動反応とするケミカルヒートポンプには200℃以下の温度レベルで作動する系が多くあり,低エクセルギー熱源の有効利用を図る有力な手段である。本年度は,気固系ケミカルヒートポンプの実用化において重要な課題となる固体反応層の熱伝導性の改善,気体の拡散抵抗減少による反応の高速化の方法を検討するために,伝熱フィン挿入による反応促進効果のシミュレーション解析ならびに膨張化グラファイトを用いた高反応性粒子の調製を行った。フィン挿入効果については,昨年度に行った反応固体熱物性値の測定結果に基づいて反応による物性変化を考慮した数値シミュレーションを塩化カルシウム・メチルアミン系について行った。反応層内の温度分布,組成分布,層全体の反応速度を求め,フィン挿入によって単位伝熱面積当たりの総括反応速度を約5倍向上できることを明らかにした。また,伝熱性を損なうことなく拡散抵抗を減少させるという要求を満たす目的で,膨張化グラファイトのハネカム状隔壁構造内で塩化カルシウム粒子を生成させ反応粒子を複合化した。熱天秤を組み込んだ流通系反応装置を用いて複合粒子ならびに塩化カルシウム粒子の反応特性を測定した。反応推進圧力は低い条件では総括反応は化学反応律速で進行し,反応速度は気相圧力と見かけの平衡圧力との差の一次に比例し,アレニウス型の速度式で表されることを示した。また,粒子の複合化によって反応速度が2倍以上に増大しすることを明らかにした。

無機塩と気体の反応を駆動反応とするケミカルヒートポンプには200℃以下の温度レベルで作動する系が多くあり,低エクセルギー熱源の有効利用を図る有力な手段である。本年度は,気固系ケミカルヒートポンプの実用化において重要な課題となる固体反応層の熱伝導性の改善,気体の拡散抵抗減少による反応の高速化の方法を検討するために,伝熱フィン挿入による反応促進効果のシミュレーション解析ならびに膨張化グラファイトを用いた高反応性粒子の調製を行った。フィン挿入効果については,昨年度に行った反応固体熱物性値の測定結果に基づいて反応による物性変化を考慮した数値シミュレーションを塩化カルシウム・メチルアミン系について行った。反応層内の温度分布,組成分布,層全体の反応速度を求め,フィン挿入によって単位伝熱面積当たりの総括反応速度を約5倍向上できることを明らかにした。また,伝熱性を損なうことなく拡散抵抗を減少させるという要求を満たす目的で,膨張化グラファイトのハネカム状隔壁構造内で塩化カルシウム粒子を生成させ反応粒子を複合化した。熱天秤を組み込んだ流通系反応装置を用いて複合粒子ならびに塩化カルシウム粒子の反応特性を測定した。反応推進圧力は低い条件では総括反応は化学反応律速で進行し,反応速度は気相圧力と見かけの平衡圧力との差の一次に比例し,アレニウス型の速度式で表されることを示した。また,粒子の複合化によって反応速度が2倍以上に増大しすることを明らかにした。