パラアルデヒド/アセトアルデヒド系ケミカルヒートポンプの開発および評価

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ケミカルヒートポンプは化学反応を利用し熱移動を行う。近年フロンを用いない省エネ機関として注目されている。本研究室では冷熱発生を目的としたケミカルヒートポンプについて検討した。反応系としてパラアルデヒド/アセトアルデヒド反応系を提案した。パラアルデヒドは酸触媒上でアセトアルデヒドに分解しパラアルデヒドを生成する。パラアルデヒドの分解反応は吸熱反応で、この反応熱を冷熱発生に利用する。そのため冷熱発生において吸熱反応器の反応速度が重要である。本研究では流通式微分反応器を作製し液体状態のパラアルデヒドの分解速度について検討を行った。本反応は可逆反応であるため生成物であるアセトアルデヒドの濃度が反応速度に影響する。パラアルデヒド中のアセトアルデヒドの濃度を変化させ反応速度を測定した。反応速度の測定には実機での使用を想定し、反応系物質以外の溶媒を加えず、固体酸触媒を用いて測定を行った。固体酸触媒とし活性アルミナやゼオライトなどの使用が報告されている。しかしアセトアルデヒドは微量のアルカリ分と反応しクロトンアルデヒドを生成する。このため本研究ではアルカリ成分のない陽イオン交換樹脂を用いた。また固体酸触媒上でのパラアルデヒドからアセトアルデヒドへの分解メカニズムについて検討を行た。さらに実験データから反応メカニズムを考慮した反応速度式を導出した。パラアルデヒドの分解速度から本システムの冷熱発生速度についても検討を行った。