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; 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，人们一直担心大气中的温室气体（GHG）浓度增加会增加自然灾害的发生，例如洪水，干旱，暴雨和风暴潮。在这些温室气体中，二氧化碳通过碳化燃料，煤炭和天然气等碳氢化合物燃料的燃烧被认为是气候变化的主要因素。因此，在这个研究主题中，我们正在开发使用氨（NH3）气体的技术，该技术在燃烧过程中不会发出CO2，作为燃料作为燃料，以减少先前使用碳氢化合物燃料的内燃机发出的GHG。 Specifically, the aim is to develop a technology that ignites and burns the premixed NH3 and Air (Air) gas, which have a high ignition temperature and slower combustion speed than hydrocarbon fuels, by applying microwave plasma-assisted ignition and combustion technology to ignite and burn the premixed NH3 gas with a stable, highly efficient ignition and burning of NH3 and Air gas, while suppressing the generation of nitrous NH3燃烧期间的二氧化二氧化碳（N2O：温室气，具有约300倍的二氧化碳的300倍）。在2021财政年度的第一年，我们建造了NH3气体供应和排放设备，这些设备要考虑到安全性和有毒氨（NH3）气体，并使用Microwave Plasma发电设备安装了NH3/Air Premixed Gas燃烧器点火和燃烧实验系统。目前，我们进行了试验实验，以确认使用微波等离子体产生装置将供应气体转化为血浆。在此实验中，我们使用氩气，空气（空气）和甲烷作为供应气，并确认该实验装置可以将这些气体转化为血浆。