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日本エネルギー学会誌 Vol. 96(2017) No. 6

投稿論文

論文

エタノール添加エマルジョン燃料液滴燃焼時におけるミクロ爆発発生のAE 計測

鈴木圭, 山﨑博司, 今村宰, 古川茂樹, 小幡義彦

公開日: 2017年06月30日

p.157-166

エマルジョン燃料の噴霧燃焼過程においては二次微粒化発生により混合促進効果が期待できる一方で，水の蒸発による潜熱吸収によって発生熱量の大幅な減少が見込まれる。これを抑制することを目的としてエマルジョンの添加水分の一部をアルコールに置き換えた。本研究ではエタノールを添加した燃料/ 水エマルジョンの液滴燃焼時の二次微粒化特性，特にミクロ爆発発生について検討を行った。実験ではn-ヘキサデカンをベース燃料とし，水およびエタノールを混入させ界面活性剤で安定化させたエマルジョンを用いた。n-ヘキサデカンおよび界面活性剤の体積割合はそれぞれ0.7および0.03で一定とし，添加水分の一部をエタノールに置き換えた試料を用いた。エタノールの体積割合は0.0，0.03，0.05，0.08と変化させた。初期液滴直径は1.1 mmおよび1.3 mmとし，通常重力下静止空気中で燃焼実験を行った。液滴燃焼過程は高速度ビデオカメラで撮影し，ミクロ爆発発生までの待ち時間を計測するとともに，懸垂線をプローブとしたAcoustic Emission（以後，AE）計測によりミクロ爆発発生の強度の測定を行った。併せて液滴温度測定を行うとともに，ガラス細管内に保持した供試燃料の相分離過程を調べた。ミクロ爆発発生待ち時間をミクロ爆発の初期発生までの待ち時間とそれ以降の待ち時間に分けて検討を行った。その結果，後者はワイブル分布で近似でき，その形状母数は2となること，ミクロ爆発発発生までの待ち時間はエタノール含有により長くなる傾向があるが，その主な要因は最小発生時間の遅れであることを示した。併せて待ち時間分布と温度計測結果を用いてミクロ爆発発生時の温度とAEピーク電圧の算術平均を検討した結果，液滴直径，エタノール含有に関わらず同じ温度領域で発生するミクロ爆発のAEピーク電圧は同じであること，また低い温度領域で発生するミクロ爆発のAEピーク電圧は低くなることを示した。

固形産業廃棄物の基礎燃焼挙動

浅井俊比古, 植木保昭, 義家亮, 成瀬一郎, 寺崎淳一, 上野直樹

公開日: 2017年06月30日

p.167-175

固体可燃性廃棄物の基礎的な燃焼挙動を把握するために，電気加熱式バッチ炉を用いて固体可燃性廃棄物の等温燃焼実験を行い，廃棄物の燃焼挙動に及ぼす炉壁温度および雰囲気ガス中酸素分圧の影響について検討した。また，すべての試料について実験結果をもとに各種反応モデルを用いて速度論解析を定量的に試みたところ，以下のような知見を得た。まず，炉壁温度および酸素分圧を上昇させると燃焼完結時間は短くなる。揮発分放出時間は瀝青炭，オイルコークスおよび複合材系廃プラスチック，95％反応時間はオイルコークス，複合材系廃プラスチックおよび瀝青炭の順に短くなる。オイルコークスは容積反応モデルとグレインモデルによる並列モデルで，複合材系廃プラスチックおよび瀝青炭は容積反応モデルと細孔モデルによる並列モデルを用いることにより実験結果の反応挙動をモデル化できる。固定炭素燃焼の活性化エネルギーはオイルコークスが最も大きく，複合材系廃プラスチックおよび瀝青炭はほぼ類似している。いずれの試料においても揮発分放出については酸素分圧の反応次数がほぼ0，固定炭素燃焼は酸素分圧の反応次数がほぼ1 となる。

エネルギー技術の地域別社会経済効果の分析における全国／地域産業連関表の利用

稗貫峻一, 本藤祐樹

公開日: 2017年06月30日

p.176-185

本研究の目的は，産業連関表（IO: Input-Output table）を用いて，エネルギー技術導入による社会経済影響を，県内，県外，国外を区別して推計する汎用性の高い方法を議論することである。差分IOモデルと２地域間IOモデルは，公表されている地域IOと全国IOから作成されており，どちらのモデルも２つの地域の産業構造を反映しながら３地域の社会経済影響を区分して分析することができる。この二つのモデルの比較分析は，山梨県を事例として，エネルギー技術の製造，建設，維持管理段階に強く関連する部門を対象とした。その結果，建設，維持管理段階では推計結果に大きな差は見られなかったが，製造段階では２地域間IOモデルの方が差分IOモデルよりもやや大きい影響を示した。これは２地域間IOモデルが，はね返り需要を考慮することができ，その効果は他の産業よりも製造業の方が大きいためである。その一方で，差分IOモデルは，はね返り需要を考慮できないが，２地域間IOモデルよりも各地域の産業構造の差を簡単に考慮できる点から，社会経済影響の大枠を捉えるために有効である。

ノート

Oxygenates Synthesis by Hydroformylation of 1-hexene over Co Nanoparticle Catalyst

Noriyuki YAMANE, Minghui TAN, Noritatsu TSUBAKI

公開日: 2017年06月30日

p.186-189

非担持のナノ粒子は，一部の反応において優れた新規触媒性能を示した。非担持コバルトナノ粒子のコロイド懸濁液を1-ヘキセンのホルミル化反応に触媒として使用し，アルデヒド合成における非担持コバルトナノ粒子と担持触媒であるCo/SiO₂の触媒性能の違いを調べた。コバルトナノ粒子はCo/SiO₂触媒より，高いホルミル化活性，高いヘプタナール選択率を示した。コバルトナノ粒子は，担体に被覆されないために金属比表面積が高く，活性サイトが多いため，ホルミル化反応性能が高いと考えられる。

Catalytic Degradation of Rapeseed (Brassica napus) Oil to a Biofuel Using MgO: An Optimization and Kinetic Study

Walairat UTTAMAPRAKROM, Prasert REUBROYCHAROEN, Tharapong VITIDSANT, Witchakorn CHARUSIRI

公開日: 2017年06月30日

p.190-198

A kinetic study of the catalytic degradation of rapeseed (Brassica napus) oil over MgO has been performed in a 70 cm³ batch reactor using a 2^k factorial level experimental design. This study predicted the parameters that affected the liquid yield and the highest selectivity for naphtha. The optimal operating conditions were a temperature of 390°C, a hydrogen gas pressure of 3 bars, a reaction time of 60 minutes and MgO catalyst content of 0.5 wt%. These conditions gave a yield of 85.33 wt% and 32.04 wt% liquid fuel and naphtha, respectively. From an analysis with a simulated distillation gas chromatograph and a gas chromatograph/mass spectrometer, the distribution of liquid fuel was found to be C5-C12 aliphatic hydrocarbon molecules, 9.49 wt% alkane and 50.62 wt% alkene. FT-IR analysis showed C-H (stretching) indicating the presence of aliphatic hydrocarbon compounds (among the main functional groups), represented by the obvious peak at 2850-3000 cm^-1. The physicochemical parameters identified pyrolysis oil, which has an acidity of 1.49 mgKOH/mg and a heating value and kinematic viscosity of 44.93 MJkg^-1 and 0.99 mm²s^-1, respectively. The temperature contributed to the decomposition of triglyceride acid by secondary catalytic cracking, and the acid active sites on MgO produced a biofuel that was used as an alternative fuel. Furthermore, the kinetic parameters were also determined to be second order. The activation energy (Ea) and the pre-exponential factor (A) from an Arrhenius relationship were also defined as 71.134 KJ mol^-1 and 18.21 s^-1, respectively.

資料

こんにゃく飛粉からバイオエタノールの生成

小林一樹, 齊藤由空, 廣神奏音, 広井勉, 小野田淳人

公開日: 2017年06月30日

p.199-206

世界中で消費され始めている日本の伝統的な食材の一つにこんにゃくがある。こんにゃく製品を製造する過程で多量のこんにゃく飛粉が副産物として生み出されているが，有効な活用方法が少なく，その付加価値を高めるために利用方法を模索する研究が求められている。本研究は，こんにゃく飛粉から再生可能エネルギーの一つであるバイオエタノールを生成することが可能かどうか検証することを目的として行った。硫酸，塩酸または硝酸を用いてこんにゃく飛粉中に含まれる多糖類を単糖類に分解（糖化）し，発酵で単糖類をエタノールと二酸化炭素に分解，蒸留による精製を行うことでエタノールの濃縮を試みた。また，糖化，発酵，精製の各工程後に生成する物質を明らかにするため，高速液体クロマトグラフならびにガスクロマトグラフによる成分分析を行った。本研究により，硫酸を用いた糖化を経ることで，こんにゃく飛粉（30 g）から他の食糧廃棄物と同様にエタノール水溶液（9.1 g/L，600 mL）の生成が可能であることが，明らかになった。本研究は，肥料や家畜飼料の他に，こんにゃく飛粉の新たな活用方法としてバイオエタノールが製造できる可能性を示した。

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