共同研究（研究概要）

アンモニア燃焼

地球温暖化の観点から、アンモニアのようなカーボンフリー燃料の燃焼研究は重要です。しかしながら、アンモニアは燃焼速度が炭化水素燃料と比較して低いため，火炎安定性が課題となります。この課題に対して，旋回流の利用は有効な手段です。さらに、より反応性の高い燃料との混焼が解決策として考えられます。完全なカーボンフリーを実現するための水素との混焼や、段階的な炭素低減を目的としてアンモニアと炭化水素の混焼が考えられます。
本国際共同研究は、アンモニア／メタン火炎の安定化を支配する因子を明らかにするものです。本研究では、非予混合噴流火炎を対象として、メタン火炎へのアンモニア添加の影響を検討しました。リフトオフや再付着限界などの火炎安定領域の拡大を実験的に明らかにしました。またこれらの遷移をもたらすメカニズムを明らかにするために、リフトオフに至るまでの付着火炎の局所的な研究を行いました。

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流体科学研究所、東北大学工学研究科、金属材料研究所、物質・材料研究機構がINSA-Lyonおよびワシントン大学と連携し、アンモニア燃焼機器、貯蔵タンク用における材料の課題に取り組みます。
さらに、これまでに共同研究を実施してきた、コールドスプレイ技術、合金設計・開発、減肉モデルと計測、高分子材料設計技術、セルロース複合材料技術、機械学習による材料設計技術をベースに、下記の課題に取り組みます

• １）アンモニア燃焼機器構成材料の高温窒化による減肉メカニズムの研究
• ２）還元環境における耐熱・耐環境コーティングの開発とモニタリング技術の開発
• ３）合金設計による耐熱耐食性合金の開発
• ４）アンモニア貯蔵タンク用の高強度耐食性を有するセルロース複合材料