ソーレー効果を利用した光学的センシング手法による物質輸送現象の解明に関する研究

利用索雷效应的光学传感方法阐明质量传递现象的研究

基本信息

批准号：
16J02498
负责人：
松浦弘明
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

平成30年度は、前年度に引続きソーレー効果(温度勾配を駆動力とする物質輸送現象)を利用した光学的物質輸送センシング技術「ソーレー強制レイリー散乱法」の開発を進め、以下のような成果を得た。(1)構造が異なる電解質膜内のメタノール水溶液拡散係数センシング: 直接メタノール型燃料電池で重要と考えられる高分子電解質膜内メタノール水溶液の物質拡散係数の測定のため、物質輸送の励起に赤外光を用いる赤外ソーレー強制レイリー散乱法の開発を行ってきたが、これまで用いていた電解質膜であるNafionに加えて、構造が異なる電解質膜であるAquivionを用い、膜内物質輸送の違いが評価されるか検討を行った。2種類の電解質膜をメタノール水溶液に湿潤させ、膜内水溶液の拡散係数測定を行った結果、Aquivion膜内の拡散係数がより大きく物質拡散の自由度が高いことが明らかになった。(2)赤外ソーレー強制レイリー散乱法によるソーレー係数測定の妥当性評価: これまで赤外ソーレー強制レイリー散乱法を電解質膜内水溶液の物質拡散係数測定技術として開発してきたが、物質拡散係数に加えて水溶液系のソーレー係数が測定可能かどうか検討した。比較可能なソーレー係数の値が存在するエタノール水溶液について信号を取得し、解析を行ったところ、得られた物質拡散係数とソーレー係数は他グループによる測定値とよく一致し、その妥当性が確認できた。(3)多波長赤外ソーレー強制レイリー散乱法の提案: 赤外ソーレー強制レイリー散乱法に、屈折率の波長依存性を利用する複数波長検出技術を組み合わせることができれば、多成分水溶液系のソーレー係数の測定が可能になると考えられる。この実現に向けて、観察用レーザーのラマン-ナス回折を利用する赤外ソーレー強制レイリー散乱法の測定システムに、複数の観察用レーザーを組み込むための光学系デザインについて検討した。

在2018财年，我们继续开发台球强迫雷利散射方法，这是一种利用台球效应（由温度梯度驱动的材料传输现象）的光学材料传输技术，并实现了以下结果。（1）具有不同结构的电解质膜中的甲醇水溶液扩散系数：为了测量聚合物电解质膜中水性甲醇溶液的材料扩散系数，这在直接的甲醇中被认为在直接的甲醇燃料电池中很重要，我们已经开发了一种散布的速度散射的散热液，以散发出色的物质。除了以前使用的电解质膜外，使用具有不同结构的电解质膜的水解膜还用于检查是否会评估膜中材料转运的差异。用水溶液溶液润湿了两种类型的电解质膜，并测量水溶液在膜中的扩散系数，并发现水分膜内的扩散系数较大，并且材料扩散中的自由度很高。（2）使用红外矿石迫使雷利散射方法对索引系数测量的有效性评估：过去，红外矿石迫使雷利散射方法是作为一种技术来测量材料扩散系数的材料扩散系数，用于在电解质膜上进行水溶液中的材料分散的求解能力均匀溶液，是否可以在材料范围内进行均匀的求解。当获得具有可比Sorley系数值的乙醇水溶液的信号并进行分析时，获得的材料扩散系数和Sorley系数与其他组的测量值很好地匹配，并确认了它们的有效性。（3）多波长红外索利利的提议强制瑞利散射方法：如果红外索利利强制雷利散射方法可以与多波长检测技术相结合，这些检测技术可以利用折射率的波长依赖性，那么人们认为，在多型溶液中的测量值可能是多型溶液中的测量。为了实现这一目标，我们研究了将多个观察激光器纳入红外钢铁杆的雷利散射方法测量系统，该测量系统利用了Raman-NAS衍射。