化学・薬品産業総合スレッド

2322：とはずがたり：2020/10/28(水) 11:15:37: 2019年度更新
アンモニアを燃やして発電
小林秀昭（東北大学流体科学研究所教授）
SIP
エネルギーキャリア「アンモニア直接燃焼」研究責任者（2014-2018）
https://www.jst.go.jp/seika/bt111-112.html

ガスタービンで世界初を実現
アンモニアは燃やしても二酸化炭素を排出しないことから、現在、発電の燃料として使われている石炭や天然ガスと置き換えることで、大幅な二酸化炭素の排出削減が期待されている。従来アンモニアは化石燃料を原料にして製造されてきたが、近年では太陽光などの再生可能エネルギーを用いて製造する試みもなされている。もしこれが実用化できれば、アンモニアはカーボンフリーの燃料になり得る。

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気体の渦で火炎を安定化
アンモニアを燃料にした発電技術の開発には課題が多い。たとえば、アンモニアは都市ガスの主成分であるメタンなど他の炭化水素系燃料と比較して、炎を良い状態で安定させる保炎範囲がとても狭い。燃焼速度も非常に遅く、メタンのわずか5分の1に過ぎない。このような要因からアンモニアの燃焼性は低く、着火および保炎が難しくなっている。

小林教授らはこの問題の解決策として、スワールバーナー※を用いて燃焼器内の空気を旋回させることで、アンモニアと空気の混合気体の流れをコントロールし、燃焼を安定化できないかと考えた。バーナーの回転速度を変えるなどして燃焼器内の気体の渦流の大きさや巻き方を変えたところ、アンモニア火炎の安定化を実現することができた。次に、3次元の数値解析方法を確立することで、アンモニアと空気の供給割合や供給速度などを最適化した。これにより、酸性雨など大気汚染の原因となる窒素酸化物の生成を減らしつつ、未燃のアンモニアを減らす燃焼条件を理論的に検証できるようになった。

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