石炭スラグ層を伴うMHD発電機極上の放電構造と電極材の熱電気化学的侵食機構

煤渣层磁流体发生器顶部放电结构及电极材料热电化学侵蚀机理

• 批准号: 62550151
• 负责人: 岡崎 健
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62550151/
• 关键词: 石炭燃焼MHD発電; 燃焼ガスプラズマ; 石炭スラグ; 電極現象アーク放電; 電極の損傷

MHD発電は, プラズマを用いた高効率発電方式として各国で研究が進められているが, 電極の寿命が, 実用化の上での最大の問題点となっている. 特に, 最も実用に近い石炭燃焼MHD発電では, 石炭スラグ層が電極上を覆うため, 放電構造の根本的な把握とともに, 主としてアーク発生による電極の熱電気化学的な損傷機構の解明が重要な課題となっている. 本研究では, スラグ層を伴う電極の長寿命化のための指針を得ることを目的として, 熱的電気的および化学的な性状が既知の人造スラグ層(PbO-SiO_2系)を金属電極(SUS,Cu)上にプール状に形成させて通電実験を行い, 陽極および陰極それぞれについて, 均一放電から微細アーク放電を経て巨大なアーク放電に至る放電挙動, さらに, これらのアークが発生する限界電流密度とこれに及ぼす電極温度, 電極材, スクグ組成などの影響を明らかにした. また, アーク放電時における電極の損傷状況の顕微鏡観察を行い, アークスポット部の侵食に及ぼす諸因子の影響について検討を行った. 主な結果を以下に示す.1.陰極においては, 明確な均一放電, 微細アーク放電, 巨大アーク放電の各領域が存在するが, 陽極では, 明確な微細アーク放電領域が存在しない.2.スラグ層を伴う陽極上での電流集中は, 熱電気的不安定に起因し, 電極温度が高い場合は, 電流集中がプラズマ境界層内の低導電度層内に発生するため, 限界電流密度はスラグ層表面温度に支配されて電極温度に依存しないのに対し, 電極温度が低下するに従い, 電流集中がスラグ層底部に発生するようになり, 限界電流密度が急激に低下する.3.アーク発生による電極の損傷は, 陽極では巨大アークによる電極後端部に集中するのに対し, 陰極では電極表面上にスポット状に生じ, その径は, 電極温度の低下とともに大きく深くなり, 数は減少する.

MHD power transmission, high efficiency power transmission method, research progress in various countries, electrode life, the biggest problem point in practical use. In particular, it is an important topic to understand the fundamental principles of the structure of the state by using the near carbon combustion MHD to generate electricity and to solve the problem of the thermoelectric damage mechanism of the electrode. In this study, the thermal conductivity and chemical properties of the electrodes were studied.(PbO-SiO_2 system) metal electrode (SUS,Cu) on the formation of the state of contact, current conduction, anode and cathode, uniform discharge, fine discharge, large discharge to discharge, in addition, the limit current density, current density and electrode temperature, electrode material, The composition of the group is clearly influenced by the changes in the composition of the group. Microscopic observation of electrode damage during discharge, investigation of invasion and influence of various factors during discharge. The main results are as follows: 1. Cathode layer, clear uniform discharge, fine discharge, large discharge in various fields exist, anode layer, clear fine discharge in various fields exist. 2. Spherical layer, current concentration on anode layer, cause of thermoelectric instability, electrode temperature is high. Current concentration occurs in the low-conductivity layer within the boundary layer, and the limit current density is dependent on the surface temperature of the boundary layer. The electrode temperature is low, and the current concentration occurs at the bottom of the boundary layer. The limit current density is rapidly excited. The anode electrode has a large diameter and the cathode electrode has a large diameter. The electrode temperature is low and the number of electrodes decreases.

项目成果

黒木裕昭, 佐々木宏一, 岡崎健: 第9回エネルギー利用と直接発電シンポジウム講演論文集. 205-214 (1987)

Hiroaki Kuroki、Koichi Sasaki、Ken Okazaki：第九届能源利用和直接发电研讨会论文集 205-214 (1987)。