Development of novel gas separation method by the molecular exchange flow in micro channel

微通道分子交换流气体分离新方法的开发

• 批准号: 23560196
• 负责人: SUGIMOTO Hiroshi
• 金额: $ 3.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23560196/
• 关键词: 気体膜分離; 熱遷移流; 希薄気体力学; Knudsenポンプ; マイクロ流体; MEMS; 分子流体力学; 希少ガス回収; 熱拡散

A novel method of thermally enhancement of membrane gas separation is proposed. A striking feature of the method is that it does not require any energy source except low-level temperature difference of few tens degree. The method also does not require any moving parts. This method is achieved by the use of 'molecular exchange phenomenon' of the rarefied gas, where a component gas of binary gas mixture flows in the opposite direction from the flows of the other component. The presence of this phenomenon is proved by the experiments in this study. A numerical method, pipe-net method, is developed; The pipe-net method can quickly reproduce the results of above experiments and DSMC simulation of Boltzmann equation. The numerical results by the pipe-net method show that the complete separation of binary mixture is possible by the present device. That is, the proposed device separates given gas mixture into two pure components.

提出了一种新型的膜气体分离的方法。该方法的一个惊人特征是它不需要任何能源来源，除了几个数十个度的低级温度差。该方法也不需要任何活动部件。通过使用稀有气体的“分子交换现象”来实现此方法，其中二元气体混合物的组分气体与另一组分的流动相反的方向流动。这项研究的实验证明了这种现象的存在。开发了一种数值方法，即管网方法；管网方法可以快速再现上述实验的结果和玻尔兹曼方程的DSMC模拟。管网方法的数值结果表明，本设备可以完全分离二进制混合物。也就是说，所提出的设备将给定的气体混合物分为两个纯组件。

项目成果

温度場を用いた多孔質薄膜による気体分離

使用温度场的多孔薄膜进行气体分离

• 发表时间: 2013
• 作者: H. Okawa;S. Kondo;M. Shigeta;S. Izawa;Y. Fukunishi;渡辺崇;岡崎克己,杉元宏;石原 卓;吉野正人,小林勇貴,田中義人;三成雅子,渡辺崇;中江修二,杉元宏
• 通讯作者: 中江修二,杉元宏

表面粗さが極小の面と平滑面の違いが希薄気体の挙動に及ぼす影響

最小表面粗糙度表面和光滑表面之间的差异对稀气体行为的影响

• 发表时间: 2013
• 作者: H. Okawa;S. Kondo;M. Shigeta;S. Izawa;Y. Fukunishi;渡辺崇;岡崎克己,杉元宏
• 通讯作者: 岡崎克己,杉元宏

マイクロチャンネルにおける熱遷移流を用いた気体分離

利用微通道中的热转变流进行气体分离

• 发表时间: 2011
• 作者: 多田 修平;佐竹 正俊;茂田 正哉;伊澤 精一郎;福西 祐;日比野将也,杉元宏
• 通讯作者: 日比野将也,杉元宏

Numerical Analysis on Gas Separator with Thermal Transpiration in Micro Channels

微通道热蒸发气体分离器的数值分析

• DOI: 10.1063/1.4769623
• 发表时间: 2012
• 期刊: AIP Conference Proceedings
• 作者: Takashi Ishihara;Julian C R Hunt;Yukio Kaneda;當舎諒美，吉野正人;Hiroshi Sugimoto and Hibino Masaya
• 通讯作者: Hiroshi Sugimoto and Hibino Masaya

Effect of kinetic boundary condition on the thermal transpiration coefficient

动力学边界条件对热蒸腾系数的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: H. Sugimoto;K. Amakawa
• 通讯作者: K. Amakawa