ナノ材料による水素貯蔵システムの熱工学的課題の解決

使用纳米材料解决储氢系统中的热工程问题

• 批准号: 17656254
• 负责人: 深井 潤
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656254/
• 关键词: 熱工学; 伝熱促進; ナノ材料; ナノチューブ・フラーレン; 複合材料・物性; 水素

研究最終年度にあたる本年度は,昨年度に引き続き,(1)伝熱促進が水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出反応速度へ及ぼす影響を検討し,(2)実際に粒子充填層内ヘナノ材料を添加し,伝熱促進効果が得られるかについて検討した.(2)について詳しく説明すると,(理論上の)熱伝導率が1200W/mKと非常に大きいカーボンナノチューブ(CNT)を用い,これを粒子充填層(モデル実験としてガラスビーズを用いた)へ添加した.単純に粒子とCNTを混合させるだけでは粒子間隙や壁面近傍の空隙にCNTを配置できず嵩高くなるだけであるため,いったんCNTを液中に分散させ,この混合液とガラスビーズを混ぜて乾燥させる手法により複合化を行った.CNT添加量と有効熱伝導率・壁面の熱伝達係数を温度応答計測により求めた.この結果,粒子径0.1mmの粒子充填層にCNTを約7vol.%添加することで約0.31W/mKから約0.67W/mKまで2倍程度有効熱伝導率を促進できた.さらに,先ほどよりも10倍直径が大きい粒子径1.0mmの粒子を用いて検討したところ,粒子径01mmの場合と同じ添加量であるにもかかわらず有効熱伝導率を約4倍に促進できた.これは,充填層に用いる粒子サイズが大きい場合,空隙のサイズも大きくなるため,CNTによる伝熱促進がより効果的であったためである.ここで,CNT添加量が比較的少ない場合,有効熱伝導率はほとんど変化しなかったが,約2.5vol.%以上で大きく向上がみられた.よってこの点においてCNTの伝熱促進効果が表れ始めたと考えられる.同様に充填層一容器内壁問の熱伝達係数についても検討したところ,何も添加しない場合,100W/m^2K程度であったが,有効熱伝導率の場合と同様に,CNT添加量が約2.5vol.%以上で効果があらわれ始め,結果として数倍から10倍程度以上に向上できた.

在这个财政年度（这是研究的最后一年），今年，在去年之后，研究了对氢储存氢储存和释放氢储存合金的促进的影响，（2）实际上添加了Henno材料在粒子填充物中，是否可以详细介绍促进热传输的效果。层（作为模型实验，它被添加到玻璃珠中）。液体混合和干燥的混合物和玻璃珠，添加的.cnt量，有效的热导率和壁的热交易系数通过温度响应测量来计算。 ％到MM颗粒填充层，可以促进约0.31W/mk的有效热传导速率，即在使用颗粒直径为1.0 mm的颗粒检查时，可以促进约0.67W/mk。尽管添加的量与01毫米的颗粒直径相同4次。 CNT。 ，大约是100W/m^2K，但是在有效的热电导率的情况下，添加的CNT效果约为2.5卷或更高，因此我能够多次至10次提高程度超过程度。

项目成果

炭素繊維クロスを利用した潜熱蓄熱槽の開発

碳纤维布潜热储罐的研制

• 发表时间: 2006
• 期刊: 空気調和・衛生工学会論文集 No.114
• 作者: T.Tagawa;H.Yamada;中曽 浩一 et al.;田川智彦;田川智彦;野上 精一 et al.
• 通讯作者: 野上 精一 et al.

Extension of heat transfer area using carbon fiber cloths in latent heat thermal energy storage tanks

• DOI: 10.1016/j.cep.2007.02.001
• 发表时间: 2008-05
• 期刊: Chemical Engineering and Processing
• 作者: K. Nakaso;Hirofumi Teshima;A. Yoshimura;Seiichi Nogami;Y. Hamada;J. Fukai

Promotion of reaction rates in packed bed reactors of metal hydride by heat transfer enhancement

通过强化传热提高金属氢化物填充床反应器的反应速率

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.4^<th> International Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics
• 作者: 田川智彦;山田博史;K.Nakaso et al.
• 通讯作者: K.Nakaso et al.

Improvement of Thermal Conduction in Packed Bed Reactors by Carbon Fiber

碳纤维改善填充床反应器的热传导

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.The 18^<th> Symposium on Chemical Engineering
• 作者: 田川智彦;山田博史;K.Nakaso et al.;R.Shigenaga et al.
• 通讯作者: R.Shigenaga et al.

CNTによる粒子充填層有効熱伝導率の向上

CNT提高颗粒填充床有效导热系数

• 发表时间: 2007
• 期刊: 化学工学会第72年会研究発表講演要旨集
• 作者: T.Tagawa;H.Yamada;中曽 浩一 et al.
• 通讯作者: 中曽 浩一 et al.