マイクロ波プラズマを用いたアンモニア・空気予混合ガスの燃焼特性の改善

利用微波等离子体改善氨/空气预混合气燃烧特性

• 批准号: 21K04521
• 负责人: 関口 秀紀
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04521/
• 关键词: プラズマ支援着火・燃焼技術; マイクロ波; アンモニア

近年、大気中の温室効果ガス（GHG: greenhouse gas）濃度の増加に起因する気候変動により、洪水、干ばつ、豪雨、高潮などの自然災害の発生が増加することが懸念されています。このGHGの中で、石油や石炭、天然ガスなどの炭化水素燃料の燃焼などによって排出されるCO2は、気候変動の主要因と考えられています。そこで、本研究課題では、従来、炭化水素燃料を利用していた内燃機関から排出されるGHGを低減するため、燃焼時にCO2を排出しないアンモニア（NH3）ガスを燃料として利用する技術開発を行っています。具体的には、炭化水素燃料と比べて着火温度が高く燃焼速度が遅いNH3と空気（Air）の予混合ガスの燃焼特性（着火性および燃焼性（火炎伝播速度等））を改善する手法として、マイクロ波プラズマ支援着火・燃焼技術を適用し、NH3燃焼時の一酸化二窒素（N2O：GHGの１つ、二酸化炭素の約300倍の地球温暖化係数を持つ）の生成を抑制しながら、NH3・Air予混合ガスを安定・高効率に着火・燃焼させる技術を開発することを目的としています。初年度である令和3年度は、腐食性および毒性のあるアンモニア（NH3）ガスを取り扱うため、安全性を考慮したNH3ガス供給・排出設備を構築すると共に、製作したマイクロ波プラズマ生成装置を取り付けたNH3・空気（Air）予混合ガスバーナー着火・燃焼実験システムを構築しました。この際、マイクロ波プラズマ生成装置による供給ガスのプラズマ化を確認する試実験を行いました。本試実験では、供給ガスとして、アルゴン、空気（Air）、メタンを用い、本実験装置がこれらのガスをプラズマ化できることを確認しました。

近年来，人们担心大气中温室气体（GHG）浓度增加引起的气候变化将导致洪水、干旱、暴雨、风暴潮等自然灾害的发生增加。在这些温室气体中，石油、煤炭和天然气等碳氢燃料燃烧排放的二氧化碳被认为是气候变化的主要原因。因此，在本研究项目中，为了减少传统使用碳氢燃料的内燃机的温室气体排放，我们正在开发使用氨（NH3）气体作为燃料的技术，该技术在燃烧过程中不会排放二氧化碳。具体而言，它是一种应用微波来改善NH 3 和空气的预混合气体的燃烧特性（可燃性和可燃性（火焰传播速度等））的方法，该预混合气体具有比碳氢燃料更高的着火温度和更慢的燃烧速度。等离子体辅助点火和燃烧技术， NH3/空气预混合气体在NH3燃烧时稳定且高效地点火，同时抑制一氧化二氮（N2O：一种温室气体，其全球变暖潜力约为二氧化碳的300倍）的产生。・目的是开发燃烧技术。 2021财年是第一年，我们将处理腐蚀性和有毒的氨（NH3）气体，因此我们将在考虑安全的情况下建造NH3气体供应和排放设备，并安装制造的微波等离子体发生设备我们建造了NH3/空气。预混燃气燃烧器点火/燃烧实验系统。此时，进行了试验以确认使用微波等离子体发生器可以将供应的气体转变为等离子体。在这次试验中，我们使用氩气、空气和甲烷作为供应气体，并证实该实验装置能够将这些气体转化为等离子体。