Development of high-density heat transport system using air-flow transportation of fine particles encapsulating chemical heat storage material

本研究では，高密度蓄熱，放熱ロスミニマムを可能とする化学蓄熱技術に着目し，蓄熱材微粒子と排ガスの直接接触熱交換および蓄熱材微粒子の気流搬送を組み合わせた新たな熱回収・熱輸送システムの構築を目指している。令和4年度は，提案システムの中核をなす化学蓄熱材内包中空多孔質微粒子の調製，ならびにその水和・脱水速度の把握を行った。具体的には，中空多孔質微粒子の素材としてシリカおよびアルミナを選定し，テンプレート法，ダブルエマルション法，ハイブリダイゼーション法による微粒子調製を試みるとともに，調製した粒子に対して走査型電子顕微鏡による形態観察および粒度分布測定を実施し，最適な調製条件の検討を行った。また，蓄熱材として～100 ℃の低温域に対して水酸化リチウムと硫酸マグネシウムを，300 ℃級の中温域に対して水酸化マグネシウムを選定し，真空含浸法で中空微粒子に内包することで蓄熱材内包微粒子を調製した。蓄熱材微粒子は，熱重量分析装置による30 ℃，相対湿度60%での水和実験，示差走査熱量計を用いた3600秒水和時の吸熱量測定により特性評価を行った。この結果，ダブルエマルション法により中空多孔質シリカ，ハイブリダイゼーション法により中空多孔質アルミナ微粒子が安定して調製可能であることを示した。また，化学蓄熱材の内包において，本年度調製したシリカ微粒子はアルカリ溶液に対する耐久性が想定以上に低く，実用上，硫酸マグネシウムのみ内包が可能であることが確認された。さらに，水和実験より，硫酸マグネシウム内包多孔質シリカ微粒子では硫酸マグネシウム単体に比べて水和速度が向上するだけでなく，500 kJ/kg以上の蓄熱量を確保可能であることを示し，提案システムに必須な化学蓄熱材内包中空多孔質微粒子の調製方法の確立に向けた見通しが立ちつつある。

本研究では，高密度蓄熱，放熱ロスミニマムを可能とする化学蓄熱技術に着目し，蓄熱材微粒子と排ガスの直接接触熱交換および蓄熱材微粒子の気流搬送を組み合わせた新たな熱回収・熱輸送システムの構築を目指している。令和4年度は，提案システムの中核をなす化学蓄熱材内包中空多孔質微粒子の調製，ならびにその水和・脱水速度の把握を行った。具体的には，中空多孔質微粒子の素材としてシリカおよびアルミナを選定し，テンプレート法，ダブルエマルション法，ハイブリダイゼーション法による微粒子調製を試みるとともに，調製した粒子に対して走査型電子顕微鏡による形態観察および粒度分布測定を実施し，最適な調製条件の検討を行った。また，蓄熱材として～100 ℃の低温域に対して水酸化リチウムと硫酸マグネシウムを，300 ℃級の中温域に対して水酸化マグネシウムを選定し，真空含浸法で中空微粒子に内包することで蓄熱材内包微粒子を調製した。蓄熱材微粒子は，熱重量分析装置による30 ℃，相対湿度60%での水和実験，示差走査熱量計を用いた3600秒水和時の吸熱量測定により特性評価を行った。この結果，ダブルエマルション法により中空多孔質シリカ，ハイブリダイゼーション法により中空多孔質アルミナ微粒子が安定して調製可能であることを示した。また，化学蓄熱材の内包において，本年度調製したシリカ微粒子はアルカリ溶液に対する耐久性が想定以上に低く，実用上，硫酸マグネシウムのみ内包が可能であることが確認された。さらに，水和実験より，硫酸マグネシウム内包多孔質シリカ微粒子では硫酸マグネシウム単体に比べて水和速度が向上するだけでなく，500 kJ/kg以上の蓄熱量を確保可能であることを示し，提案システムに必須な化学蓄熱材内包中空多孔質微粒子の調製方法の確立に向けた見通しが立ちつつある。