JP2017096537A - Chemical heat storage device - Google Patents

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研二 森
Kenji Mori
研二 森
鈴木 秀明
Hideaki Suzuki
秀明 鈴木
峻史 水野
Takashi Mizuno
峻史 水野
正則 原田
Masanori Harada
正則 原田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration of heat generation performance in a chemical heat storage device.SOLUTION: A chemical heat storage device 10 includes: a storage 11 for storing NH; and a heater 12 having a particulate reaction material 14 for generating heat by a chemical reaction with NHand for desorbing NHwhen heated. The material of the reaction material 14 is metal halide, and at least at one part on the surface of particles 19 of the reaction material 14, a metal oxide 17 of the same kind of metal as the metal contained in the metal halide is formed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、化学蓄熱装置に関する。   The present invention relates to a chemical heat storage device.

暖機対象を加熱する従来の化学蓄熱装置として、例えば、車両の内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化システムに適用される化学蓄熱装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。排気浄化システムに適用される化学蓄熱装置では、内燃機関から排出された排気の温度が暖機開始温度よりも低くなると、貯蔵器に貯蔵された反応媒体であるNHが供給管を通って反応器に供給される。これにより、供給されたNHと反応器の反応材とが化学反応して熱が発生する。すなわち、発熱反応が生じる。この発熱反応により発生した熱によって熱交換器等を介して加熱対象としての排気が加熱される。また、内燃機関から排出された排気の温度が反応媒体再生温度より高くなると、排気の熱が反応器内の反応材に与えられ、反応器内においてNHが反応材から脱離する。すなわち、再生反応が生じる。そして、脱離されたNHが供給管を通って貯蔵器に回収される。 As a conventional chemical heat storage device that heats a warm-up target, for example, a chemical heat storage device that is applied to an exhaust purification system that purifies exhaust discharged from an internal combustion engine of a vehicle is known (see, for example, Patent Document 1). . In the chemical heat storage device applied to the exhaust gas purification system, when the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes lower than the warm-up start temperature, NH 3 which is a reaction medium stored in the reservoir reacts through the supply pipe. Supplied to the vessel. As a result, the supplied NH 3 and the reaction material in the reactor chemically react to generate heat. That is, an exothermic reaction occurs. Exhaust as a heating target is heated via a heat exchanger or the like by heat generated by the exothermic reaction. Further, when the temperature of the exhaust discharged from the internal combustion engine becomes higher than the reaction medium regeneration temperature, the heat of the exhaust is given to the reaction material in the reactor, and NH 3 is desorbed from the reaction material in the reactor. That is, a regeneration reaction occurs. Then, the desorbed NH 3 is collected in the reservoir through the supply pipe.

特開2013−72558号公報JP 2013-72558 A

反応材とNHが反応し、反応材の結晶内にNHが取り込まれると、反応材の融点が反応材本来の融点よりも下がる。このため、上記従来の化学蓄熱装置では、発熱反応が終了した後の再生反応時において、反応器内の反応材が高温状態に長くさらされると、反応材の粒子の一部が溶融して、反応材の粒子の表面に多数存在していたNHの拡散流路を構成する細孔が減少してしまう可能性がある。なお、ここで、溶融とは、融点に達したときに生じる流動現象だけでなく、融点より低い温度における粒子肥大現象(シンタリング)等も含んでいる。反応材の粒子の表面に存在する細孔が減少すると、反応器に供給されたNHの反応材への拡散速度が遅くなる。すなわち、反応材とNHとの反応速度が低下してしまう。その結果、化学蓄熱装置における発熱性能が低下するという問題がある。 When the reaction material and NH 3 react and NH 3 is taken into the crystal of the reaction material, the melting point of the reaction material falls below the original melting point of the reaction material. For this reason, in the conventional chemical heat storage device, when the reaction material in the reactor is exposed to a high temperature state for a long time during the regeneration reaction after the exothermic reaction is completed, a part of the particles of the reaction material is melted, There is a possibility that the number of pores constituting the NH 3 diffusion channel existing on the surface of the reaction material particles may be reduced. Here, the term “melting” includes not only a flow phenomenon that occurs when the melting point is reached but also a particle enlargement phenomenon (sintering) at a temperature lower than the melting point. When the pores present on the surface of the reaction material particles are reduced, the diffusion rate of NH 3 supplied to the reactor into the reaction material becomes slow. That is, the reaction rate between the reaction material and NH 3 decreases. As a result, there is a problem that heat generation performance in the chemical heat storage device is lowered.

本発明は、発熱性能の低下を抑制することができる化学蓄熱装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the chemical thermal storage apparatus which can suppress the fall of exothermic performance.

本発明に係る化学蓄熱装置は、NHを貯蔵する貯蔵器と、NHとの化学反応により発熱すると共に加熱されるとNHを脱離する粒子状の反応材を有する反応器と、を備え、反応材の材料は、ハロゲン化金属であり、反応材の粒子の表面の少なくとも一部に、ハロゲン化金属に含まれている金属と同じ種類の金属の酸化物が形成されている。 Chemical heat storage device according to the present invention includes a reservoir for storing NH 3, when heated together generates heat by chemical reaction between NH 3 and reactor with a particulate reactive material capable of leaving the NH 3, the The material of the reaction material is a metal halide, and an oxide of the same type of metal as the metal contained in the metal halide is formed on at least a part of the surface of the particles of the reaction material.

本発明に係る化学蓄熱装置では、反応材の材料がハロゲン化金属であり、そのハロゲン化金属に含まれている金属と同じ種類の金属の酸化物が、反応材の粒子の表面の少なくとも一部に形成されている。反応材に用いられているハロゲン化金属は、NHが取り込まれることにより、その融点がハロゲン化金属本来の融点よりも下がる。これに対し、ハロゲン化金属に含まれている金属と同じ種類の金属の酸化物は、NHに対して不活性であり、NHが取り込まれたハロゲン化金属に比べて高い融点を有する。このため、再生反応時に反応材が高温となって、反応材が溶融した場合であっても、反応材の粒子の表面に形成されている金属の酸化物は溶融され難い。反応材の粒子同士は、このような金属の酸化物を介して隣り合っているため、反応材の粒子同士の隙間によってNHの拡散流路を確保することができる。そして、再生反応後の発熱反応時には、確保されたNHの拡散流路によってNHを反応材に確実に供給することができ、反応速度の低下を抑制することができる。その結果、化学蓄熱装置における発熱性能の低下を抑制することができる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, the material of the reaction material is a metal halide, and an oxide of the same type of metal as the metal contained in the metal halide is at least part of the surface of the particles of the reaction material. Is formed. The metal halide used in the reaction material has a melting point lower than the original melting point of the metal halide when NH 3 is incorporated. In contrast, oxides of the same kind of metal as the metal contained in the metal halide is inert to NH 3, has a higher melting point than the metal halide is NH 3 was incorporated. For this reason, even when the reaction material becomes high temperature during the regeneration reaction and the reaction material melts, the metal oxide formed on the surface of the particles of the reaction material is hardly melted. Since the reactant particles are adjacent to each other through such a metal oxide, a NH 3 diffusion channel can be secured by a gap between the reactant particles. Then, during the exothermic reaction after the regeneration reaction, NH 3 can be reliably supplied to the reaction material by the secured NH 3 diffusion channel, and a decrease in the reaction rate can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in heat generation performance in the chemical heat storage device.

本発明に係る化学蓄熱装置において、酸化物は、反応材の少なくとも一部が酸化された状態の酸化物であってもよい。この場合、ハロゲン化金属に含まれている金属と同じ種類の金属の酸化物が、反応材の粒子の表面の少なくとも一部に形成されている構成を、容易に実現することが可能となる。   In the chemical heat storage device according to the present invention, the oxide may be an oxide in a state where at least a part of the reaction material is oxidized. In this case, it is possible to easily realize a configuration in which an oxide of the same type of metal as the metal contained in the metal halide is formed on at least a part of the surface of the reactant particle.

本発明に係る化学蓄熱装置において、酸化物は、反応材の粒子の表面の全体を覆っていてもよい。この場合、反応材の粒子同士の間に確実に金属の酸化物を介するため、反応材の粒子同士の隙間によってNHの拡散流路をより十分に確保することができる。 In the chemical heat storage device according to the present invention, the oxide may cover the entire surface of the particles of the reaction material. In this case, since the metal oxide is reliably interposed between the particles of the reaction material, the NH 3 diffusion channel can be more sufficiently secured by the gap between the particles of the reaction material.

本発明によれば、発熱性能の低下を抑制することができる化学蓄熱装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the chemical thermal storage apparatus which can suppress the fall of heat_generation | fever performance is provided.

本発明の一実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the exhaust gas purification system provided with the chemical heat storage apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 反応材の粒子の表面に金属酸化物が形成されている状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the state in which the metal oxide is formed on the surface of the particle | grains of a reaction material. 従来の化学蓄熱装置において再生反応時に反応材の粒子が溶融する様子を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a mode that the particle | grains of a reaction material fuse | melt at the time of regeneration reaction in the conventional chemical heat storage apparatus. 酸化処理されていない場合のMgBrの発熱反応時の温度変化を示すグラフである。Is a graph showing the temperature change during the exothermic reaction of MgBr 2 in the case of non-oxidized.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

図1を参照して、本発明の一実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気浄化システムを説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る化学蓄熱装置を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。   With reference to FIG. 1, the exhaust gas purification system provided with the chemical heat storage apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an exhaust purification system including a chemical heat storage device according to an embodiment of the present invention.

排気浄化システム1は、車両の内燃機関であるディーゼルエンジン2(以下、単にエンジン2という)の排気系に配設され、エンジン2から排出される排気中に含まれる有害物質(環境汚染物質)を浄化する。排気浄化システム1は、エンジン2と接続された排気通路である排気管3の途中に上流側から下流側に向けて順に配置された熱交換器4、酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)5、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)6、選択還元触媒(SCR:SelectiveCatalytic Reduction)7、及び酸化触媒(ASC:Ammonia Slip Catalyst)8を備えている。   The exhaust purification system 1 is disposed in an exhaust system of a diesel engine 2 (hereinafter simply referred to as an engine 2) that is an internal combustion engine of a vehicle, and removes harmful substances (environmental pollutants) contained in exhaust discharged from the engine 2. Purify. The exhaust purification system 1 includes a heat exchanger 4, an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 5, which are arranged in order from an upstream side to a downstream side in an exhaust pipe 3 which is an exhaust passage connected to an engine 2. A diesel exhaust particulate filter (DPF) 6, a selective catalytic reduction (SCR) 7, and an oxidation catalyst (ASC: Ammonia Slip Catalyst) 8 are provided.

熱交換器4は、エンジン2からの排気と後述する反応材14との間で熱の伝達を行う。熱交換器4は、例えばハニカム構造をなしている。DOC5は、排気中に含まれるHC及びCO等を酸化して浄化する。DPF6は、排気中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集して取り除く。SCR7は、尿素またはアンモニア(NH)によって、排気中に含まれるNOxを還元して浄化する。ASC8は、SCR7をすり抜けてSCR7の下流側に流れたNHを酸化して浄化する。 The heat exchanger 4 transfers heat between the exhaust from the engine 2 and a reaction material 14 described later. The heat exchanger 4 has a honeycomb structure, for example. The DOC 5 oxidizes and purifies HC and CO contained in the exhaust. The DPF 6 collects and removes particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. The SCR 7 reduces and purifies NOx contained in the exhaust with urea or ammonia (NH 3 ). The ASC 8 oxidizes and purifies NH 3 that has passed through the SCR 7 and has flowed downstream of the SCR 7.

DOC5、SCR7、及びASC8の各触媒には環境汚染物質の浄化能力を発揮できる温度領域、すなわち活性温度が存在する。しかし、エンジン2の始動直後等は、エンジン2から排出された直後の排気の温度は100℃程度と比較的低温であり、各触媒の活性温度より低い場合がある。このような場合でも各触媒で浄化能力を発揮させるために、各触媒の温度を迅速に活性温度にする必要がある。   Each catalyst of DOC5, SCR7, and ASC8 has a temperature range that can exhibit the ability to purify environmental pollutants, that is, an activation temperature. However, immediately after the engine 2 is started, the temperature of the exhaust gas immediately after being discharged from the engine 2 is as low as about 100 ° C., and may be lower than the activation temperature of each catalyst. Even in such a case, it is necessary to quickly bring the temperature of each catalyst to the activation temperature in order to exhibit the purification ability of each catalyst.

そこで、本実施形態に係る排気浄化システム1は、排気管3の最も上流側に配置される熱交換器4を介して排気を加熱する化学蓄熱装置10を備えている。化学蓄熱装置10が熱交換器4を介して排気を加熱することによって、熱交換器4の下流側には上流側よりも温度が上昇した排気が流れることとなり、触媒を早期に活性化することができる。   Therefore, the exhaust gas purification system 1 according to the present embodiment includes a chemical heat storage device 10 that heats the exhaust gas via the heat exchanger 4 arranged on the most upstream side of the exhaust pipe 3. When the chemical heat storage device 10 heats the exhaust gas via the heat exchanger 4, the exhaust gas whose temperature is higher than that of the upstream side flows on the downstream side of the heat exchanger 4, and the catalyst is activated early. Can do.

化学蓄熱装置10は、反応媒体としてNHを用いて、可逆的な化学反応を利用することにより、外部エネルギーレスで加熱対象である排気を、熱交換器4を介して加熱する。つまり、化学蓄熱装置10は、通常は、後述する反応材14とNHとを分離した状態にすることで熱を蓄えておき、熱交換器4の加熱が必要なときに、NHを反応材14に供給することで反応材14から熱を発生させて熱交換器4を介して排気を加熱する。 The chemical heat storage device 10 uses the NH 3 as a reaction medium and utilizes a reversible chemical reaction to heat the exhaust gas to be heated via the heat exchanger 4 without any external energy. In other words, the chemical heat storage device 10 is typically leave accumulated heat by the state to separate the reaction member 14 and the NH 3 to be described later, when the heating of the heat exchanger 4 is required, reacting the NH 3 By supplying to the material 14, heat is generated from the reaction material 14 and the exhaust gas is heated through the heat exchanger 4.

化学蓄熱装置10は、ストレージ11(貯蔵器)と、ヒータ12(反応器)と、供給管15と、バルブ16と、を備えている。   The chemical heat storage device 10 includes a storage 11 (reservoir), a heater 12 (reactor), a supply pipe 15, and a valve 16.

ストレージ11は、NHの物理吸着による保持及びNHの脱離が可能な吸着材13を含む。吸着材13としては、活性炭、カーボンブラック、メソポーラスカーボン、ナノカーボン、又はゼオライト等が用いられる。ストレージ11は、NHを吸着材13に物理吸着させることで、NHを貯蔵する。 Storage 11 includes an adsorbent 13 capable of leaving the holding and NH 3 by physical adsorption of NH 3. As the adsorbent 13, activated carbon, carbon black, mesoporous carbon, nanocarbon, zeolite, or the like is used. Storage 11, by physically adsorbed NH 3 to the adsorbent 13, for storing NH 3.

ヒータ12は、排気管3における熱交換器4に対応するように排気管3の周囲に配置されている。すなわち、ヒータ12は、熱交換器4を加熱可能に配置されている。ヒータ12は、例えば排気管3を囲む断面円環形状を有している。この断面円環形状の断面は、ヒータ12を排気管3における排気の流れ方向に対して垂直に切った面である。   The heater 12 is disposed around the exhaust pipe 3 so as to correspond to the heat exchanger 4 in the exhaust pipe 3. That is, the heater 12 is disposed so as to heat the heat exchanger 4. The heater 12 has, for example, an annular cross section surrounding the exhaust pipe 3. The cross-section of the annular cross section is a surface obtained by cutting the heater 12 perpendicular to the exhaust flow direction in the exhaust pipe 3.

ヒータ12は、酸化物含有反応材18を有している。酸化物含有反応材18は、粒子状の反応材14を含んでいる。すなわち、ヒータ12は、反応材14を有している。なお、本実施形態において、粒子状とは、例えば粉末等の微粒子によって構成された粉末状を含む。反応材14は、NHと化学反応して熱を発生すると共に、高温となった排気の熱により加熱されることでNHを脱離する。よって、ヒータ12においては、ストレージ11からNHが供給されると、当該NHと反応材14とが化学反応して、発熱する。また、ヒータ12においては、脱離開始温度以上の熱が加えられると反応材14からNHが脱離して、NHを放出し始める。発熱温度及び脱離開始温度は、反応媒体であるNHと反応材14の組み合わせによって異なるため、加熱対象の目標加熱温度に応じて、反応材14が適宜選択される。 The heater 12 has an oxide-containing reaction material 18. The oxide-containing reaction material 18 includes a particulate reaction material 14. That is, the heater 12 has a reaction material 14. In the present embodiment, the particulate form includes a powder form constituted by fine particles such as powder. The reaction member 14, together with NH 3 and then a chemical reaction to generate heat, and desorbs NH 3 by being heated by the exhaust of the heat to a high temperature. Therefore, in the heater 12, when NH 3 is supplied from the storage 11, the NH 3 and the reaction material 14 chemically react to generate heat. In the heater 12, when heat equal to or higher than the desorption start temperature is applied, NH 3 is desorbed from the reaction material 14 and begins to release NH 3 . Since the exothermic temperature and the desorption start temperature differ depending on the combination of NH 3 as the reaction medium and the reaction material 14, the reaction material 14 is appropriately selected according to the target heating temperature to be heated.

反応材14としては、組成式MXaで表されるハロゲン化金属が用いられる。すなわち、反応材14の材料は、ハロゲン化金属である。ここで、Mは、Mg、Ca、又はSr等のアルカリ土類金属、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、又はZn等の遷移金属である。Xは、Cl、Br、又はI等である。aは、Mの価数により特定される数であり、2〜3である。   As the reaction material 14, a metal halide represented by a composition formula MXa is used. That is, the material of the reaction material 14 is a metal halide. Here, M is an alkaline earth metal such as Mg, Ca, or Sr, or a transition metal such as Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, or Zn. X is Cl, Br, I or the like. a is a number specified by the valence of M, and is 2-3.

さらに、本実施形態において、酸化物含有反応材18は、図2に示すように金属酸化物17を含んでいる。すなわち、酸化物含有反応材18には、粒子状の反応材14と、反応材14の粒子19の表面に形成された金属酸化物17とが含まれている。図2は、反応材14の粒子19の表面に金属酸化物17が形成されている状態を示す概略断面図である。金属酸化物17は、反応材14の粒子19の表面の少なくとも一部に形成されている。本実施形態において、金属酸化物17は、反応材14の粒子19の表面の全体を覆っている。   Furthermore, in this embodiment, the oxide containing reaction material 18 contains the metal oxide 17 as shown in FIG. That is, the oxide-containing reaction material 18 includes a particulate reaction material 14 and a metal oxide 17 formed on the surface of the particles 19 of the reaction material 14. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the metal oxide 17 is formed on the surface of the particles 19 of the reaction material 14. The metal oxide 17 is formed on at least a part of the surface of the particle 19 of the reaction material 14. In the present embodiment, the metal oxide 17 covers the entire surface of the particles 19 of the reaction material 14.

金属酸化物17は、反応材14に用いられているハロゲン化金属に含まれている金属と同じ種類の金属の酸化物である。同じ種類の金属とは、互いに同じ特徴を有する金属であって、例えば互いに原子番号が同じ金属である。例えば、反応材14がMgBrである場合、金属酸化物17は、MgOである。 The metal oxide 17 is an oxide of the same type of metal as the metal contained in the metal halide used in the reaction material 14. The same type of metal is a metal having the same characteristics as each other, for example, metals having the same atomic number. For example, when the reaction material 14 is MgBr 2 , the metal oxide 17 is MgO.

酸化物含有反応材18は、粒子状の反応材14の粒子19の表面に、金属酸化物17が形成された状態でプレス成型されている。このプレス成型により、酸化物含有反応材18は、板状、ペレット状、又はタブレット状等の成型体に成型される。例えば、酸化物含有反応材18は、粒子19の表面に金属酸化物17が形成された粒子状の反応材14を、粉体混合器等で均一に混合し、その混合物を型に入れて、例えば20〜100MPaの圧力でプレス成型加工を施すことによって押し固められて形成される。   The oxide-containing reaction material 18 is press-molded with the metal oxide 17 formed on the surfaces of the particles 19 of the particulate reaction material 14. By this press molding, the oxide-containing reaction material 18 is molded into a molded body such as a plate shape, a pellet shape, or a tablet shape. For example, the oxide-containing reaction material 18 is obtained by uniformly mixing the particulate reaction material 14 in which the metal oxide 17 is formed on the surface of the particles 19 with a powder mixer or the like, and placing the mixture in a mold. For example, it is formed by being pressed and pressed at a pressure of 20 to 100 MPa.

本実施形態において、金属酸化物17は、反応材14を酸化処理することによって形成される。例えば、金属酸化物17は、反応材14を乾燥酸素雰囲気下で加熱処理することによって形成される。例えば反応材14としてMgBrを用いた場合には、管状炉において、加熱温度が約650℃以上で且つ加熱時間が約1時間の条件で加熱処理を行う。反応材14を乾燥酸素雰囲気下で加熱処理すると、反応材14に用いられているハロゲン化金属に含まれている金属の少なくとも一部が酸化される。これにより、反応材14の粒子19の表面の少なくとも一部に金属酸化物17が形成される。すなわち、金属酸化物17は、反応材14の少なくとも一部が酸化された状態の酸化物である。また、金属酸化物17は、加熱処理に限られず、例えば反応材14に真空成膜処理を行うこと等によって形成されてもよい。 In the present embodiment, the metal oxide 17 is formed by oxidizing the reaction material 14. For example, the metal oxide 17 is formed by heat-treating the reaction material 14 in a dry oxygen atmosphere. For example, when MgBr 2 is used as the reaction material 14, the heat treatment is performed in a tubular furnace under conditions where the heating temperature is about 650 ° C. or higher and the heating time is about 1 hour. When the reaction material 14 is heat-treated in a dry oxygen atmosphere, at least a part of the metal contained in the metal halide used in the reaction material 14 is oxidized. Thereby, the metal oxide 17 is formed on at least a part of the surface of the particle 19 of the reaction material 14. That is, the metal oxide 17 is an oxide in a state where at least a part of the reaction material 14 is oxidized. Further, the metal oxide 17 is not limited to the heat treatment, and may be formed, for example, by performing a vacuum film forming process on the reaction material 14.

反応材14の粒子19の表面に金属酸化物17が形成されていることは、X線回折法(XRD)等を用いることにより確認される。例えば、反応材14がMgBrである場合には、酸化処理後の反応材14についてX線回折法によって測定されたX線回折パターンにおいて、MgOを示すピークが出ていることを確認することができる。 The formation of the metal oxide 17 on the surface of the particles 19 of the reaction material 14 is confirmed by using an X-ray diffraction method (XRD) or the like. For example, when the reaction material 14 is MgBr 2 , it can be confirmed that a peak indicating MgO appears in the X-ray diffraction pattern measured by the X-ray diffraction method for the reaction material 14 after the oxidation treatment. it can.

なお、反応材14の酸化処理は、上記のプレス成型の後に行ってもよい。すなわち、粒子状の反応材14をプレス成型した後に、反応材14を酸化処理してその粒子19の表面に金属酸化物17を形成することによって、酸化物含有反応材18を構成してもよい。   The oxidation treatment of the reaction material 14 may be performed after the above press molding. That is, the oxide-containing reaction material 18 may be configured by press-molding the particulate reaction material 14 and then oxidizing the reaction material 14 to form the metal oxide 17 on the surfaces of the particles 19. .

反応材14の粒子19同士は、金属酸化物17を介して隣り合っている。金属酸化物17は、粗な構造であり、NHが通り抜け可能となっている。金属酸化物17は、反応材14からNHが脱離する再生反応時において、反応材14及びNHに対して不活性であると共に、再生反応時における反応材14の温度よりも高い融点を有する。不活性であるとは、化学的に安定であって、化学反応し難いことを示す。再生反応とは、暖められた排気の熱がヒータ12の反応材14に与えられ、反応材14からNHが脱離する反応であって、後述する反応式(A)における右辺から左辺への反応である。再生反応時における反応材14の温度とは、例えば再生反応中に最も高温となる反応材14のピーク温度(例えば約400程度)である。よって、金属酸化物17は、再生反応時において、反応材14に対してもNHに対しても化学反応しない。これに加えて、再生反応時において、金属酸化物17自体が溶融しない。なお、本実施形態において、溶融とは、融点に達したときに生じる流動現象だけでなく、融点より低い温度における粒子肥大現象(シンタリング)等も含んでいる。再生反応時における反応材14の温度が、例えば約400℃程度である場合、金属酸化物17は、例えば約400℃程度の温度環境下において、反応材14に対してもNHに対しても化学反応しないと共に、それ自体が溶融しない。 The particles 19 of the reaction material 14 are adjacent to each other through the metal oxide 17. The metal oxide 17 has a rough structure, and NH 3 can pass therethrough. The metal oxide 17 is inactive to the reactant 14 and NH 3 during the regeneration reaction in which NH 3 is desorbed from the reactant 14, and has a melting point higher than the temperature of the reactant 14 during the regeneration reaction. Have. Inactive means that it is chemically stable and difficult to react chemically. The regeneration reaction is a reaction in which heated heat of exhaust gas is applied to the reaction material 14 of the heater 12 and NH 3 is desorbed from the reaction material 14, and the reaction from the right side to the left side in the reaction formula (A) described later is performed. It is a reaction. The temperature of the reaction material 14 at the time of the regeneration reaction is, for example, the peak temperature (for example, about 400) of the reaction material 14 that becomes the highest temperature during the regeneration reaction. Therefore, the metal oxide 17 does not chemically react with the reactant 14 or NH 3 during the regeneration reaction. In addition, the metal oxide 17 itself does not melt during the regeneration reaction. In the present embodiment, melting includes not only a flow phenomenon that occurs when the melting point is reached but also a particle enlargement phenomenon (sintering) at a temperature lower than the melting point. When the temperature of the reaction material 14 at the time of the regeneration reaction is, for example, about 400 ° C., the metal oxide 17 can react to both the reaction material 14 and NH 3 in a temperature environment of about 400 ° C., for example. It does not react chemically and does not melt itself.

なお、ヒータ12内に配置された反応材14には、反応材14よりも熱伝導率が高く、反応材14で発生した熱を熱交換器4に効率的に伝える熱伝導パスとなる熱伝導材料を混合してもよい。例えば、反応材14を板状、ペレット状、又はタブレット状の成型体に成型する際に粉末状の反応材14と熱伝導材料とを粉体混合器等で均一に混合し、その混合物を型に入れてプレス成型加工を施して押し固めてもよい。熱伝導材料としては、例えばカーボンファイバ、カーボンビーズ、SiCビーズ、金属ビーズ、高分子ビーズ、又は高分子ファイバ等が用いられる。金属ビーズとしては、例えばCu、Ag、Ni、Ci−Cr、Al、Fe、又はステンレス鋼等の金属ビーズが用いられる。また、熱伝導材料として、グラファイトシート、又はアルミ等の金属シート等を加工した材料を用いてもよい。   The reaction material 14 disposed in the heater 12 has a heat conductivity higher than that of the reaction material 14, and serves as a heat conduction path that efficiently transfers heat generated in the reaction material 14 to the heat exchanger 4. Materials may be mixed. For example, when forming the reaction material 14 into a plate-shaped, pellet-shaped, or tablet-shaped molded body, the powdered reaction material 14 and the heat conducting material are uniformly mixed with a powder mixer or the like, and the mixture is molded. It is also possible to press and harden it into As the heat conducting material, for example, carbon fiber, carbon bead, SiC bead, metal bead, polymer bead, polymer fiber, or the like is used. As the metal beads, for example, metal beads such as Cu, Ag, Ni, Ci—Cr, Al, Fe, or stainless steel are used. Moreover, you may use the material which processed metal sheets, such as a graphite sheet or aluminum, as a heat conductive material.

供給管15は、ストレージ11とヒータ12とを接続し、ストレージ11とヒータ12との間でNHを流通させる。すなわち、供給管15は、ストレージ11とヒータ12との間をNHが移動する供給流路を構成している。バルブ16は、供給管15に配設されている。すなわち、バルブ16は、ストレージ11とヒータ12との間に配設されている。バルブ16は、ストレージ11とヒータ12との間でNHの流路を開閉させる。例えば、バルブ16は、電磁開閉弁である。バルブ16の開制御及び閉制御は、コントローラ(不図示)によって行われる。 The supply pipe 15 connects the storage 11 and the heater 12, and distributes NH 3 between the storage 11 and the heater 12. That is, the supply pipe 15 forms a supply flow path in which NH 3 moves between the storage 11 and the heater 12. The valve 16 is disposed in the supply pipe 15. That is, the valve 16 is disposed between the storage 11 and the heater 12. The valve 16 opens and closes the NH 3 flow path between the storage 11 and the heater 12. For example, the valve 16 is an electromagnetic on-off valve. Opening control and closing control of the valve 16 are performed by a controller (not shown).

上記のような化学蓄熱装置10において、排気の温度が暖機開始温度より低いときにバルブ16が開かれることで、ストレージ11内に収容されたNHが供給管15を通してヒータ12に供給され、ヒータ12の反応材14(例えばMgBr)とNHとが化学反応し、反応材14から熱が発生する。つまり、下記の反応式(A)における左辺から右辺への反応(発熱反応)が起こる。ヒータ12で発生した熱によって熱交換器4が加熱され、熱交換器4を介して排気が加熱される。
Mg(NHBr+YNH ⇔ Mg(NHx+YBr …(A)
In the chemical heat storage device 10 as described above, when the temperature of the exhaust is lower than the warm-up start temperature, the valve 16 is opened, so that NH 3 accommodated in the storage 11 is supplied to the heater 12 through the supply pipe 15, The reaction material 14 (for example, MgBr 2 ) of the heater 12 chemically reacts with NH 3, and heat is generated from the reaction material 14. That is, a reaction from the left side to the right side (exothermic reaction) in the following reaction formula (A) occurs. The heat exchanger 4 is heated by the heat generated by the heater 12, and the exhaust gas is heated via the heat exchanger 4.
Mg (NH 3 ) X Br 2 + YNH 3 MgMg (NH 3 ) x + Y Br 2 (A)

バルブ16が開かれてから所定時間経過後、又はエンジン2からの排気の温度が所定温度以上となると、バルブ16が閉じられることで、エンジン2の稼働中における暖機が終了する。そして暖機終了後、エンジン2が定常運転状態となり、エンジン2から排出される排気の温度が十分に高くなってくると、今度は、排気の熱が熱交換器4を介してヒータ12の反応材14に与えられることになる。つまり、反応材14は熱交換器4を介して排気により加熱される。そして、排気の温度が所定の回収温度以上となると、ヒータ12の内部ではNHを化学吸着した状態の反応材14からNHが脱離する再生反応(上記の反応式(A)における右辺から左辺への反応)が生じる。ここで、所定の回収温度とは、反応材14からNHを脱離させるのに十分な熱を反応材14に与えることができる排気の温度である。反応材14からNHが脱離したとき、バルブ16が開かれていると、反応材14から脱離したNHが供給管15を通ってヒータ12からストレージ11へ移動可能となる。ストレージ11内にNHが戻ると、NHがストレージ11内の吸着材13に物理吸着されて回収される。 When a predetermined time elapses after the valve 16 is opened, or when the temperature of the exhaust gas from the engine 2 becomes equal to or higher than the predetermined temperature, the valve 16 is closed, and the warm-up during the operation of the engine 2 ends. After the warm-up, when the engine 2 enters a steady operation state and the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 2 becomes sufficiently high, the heat of the exhaust gas reacts with the heater 12 via the heat exchanger 4 this time. It will be given to the material 14. That is, the reaction material 14 is heated by the exhaust gas through the heat exchanger 4. When the temperature of the exhaust gas becomes equal to or higher than a predetermined recovery temperature, a regeneration reaction in which NH 3 is desorbed from the reaction material 14 in a state where NH 3 is chemically adsorbed inside the heater 12 (from the right side in the above reaction formula (A)). Reaction to the left side) occurs. Here, the predetermined recovery temperature is the temperature of the exhaust gas that can give the reaction material 14 heat sufficient to desorb NH 3 from the reaction material 14. When the NH 3 from the reaction member 14 detached, the valve 16 is opened, the NH 3 desorbed from the reaction member 14 is movable from the heater 12 to the storage 11 through the supply pipe 15. When NH 3 returns to the storage 11, NH 3 is physically adsorbed by the adsorbent 13 in the storage 11 and collected.

一般に、NHが最大配位した反応材14(例えば、MgBrでは6和物)からNHを全て脱離させてNHが無配位の反応材14にするためには、NHが最大配位した反応材14(例えば、MgBrでは6和物)からNHを一部脱離させてNHが低配位の反応材14にする場合と比較して、非常に高いエネルギーが必要となる。つまり、反応材14からNHを脱離させるために高温の熱源が必要となる。そこで、通常は、NHが低配位の反応材14(例えば、MgBrでは2和物)にNHを供給することで発熱反応を生じさせてNHが最大配位した反応材14(例えば、MgBrでは6和物)にすると共に、NHが最大配位した反応材14(例えば、MgBrでは6和物)に熱を加えることで脱離反応を生じさせてNHが低配位の反応材14(例えば、MgBrでは2和物)にするように、反応を制御している。しかしながら、低配位の反応材14は、NHが配位していることにより、無和物に比べてその融点が低下するという問題がある。例えば、MgBrの場合、無和物の融点が700℃以上であるのに対し、2和物では400℃程度にまで低下してしまう。 In general, in order to desorb all NH 3 from the reactant 14 in which NH 3 is most coordinated (for example, hexahydrate in MgBr 2 ) to make the NH 3 non-coordinated reactant 14, NH 3 must be Compared with the case where NH 3 is partially desorbed from the maximum coordinated reaction material 14 (eg, hexahydrate in MgBr 2 ) and NH 3 becomes a low-coordinate reaction material 14, the energy is very high. Necessary. That is, a high temperature heat source is required to desorb NH 3 from the reaction material 14. Therefore, normally, the reaction material 14 in which NH 3 is coordinated to the maximum by causing NH 3 to be supplied to the reaction material 14 having low NH 3 coordination (for example, a hydrate in MgBr 2 ) causes an exothermic reaction. For example, in the case of MgBr 2 , a hexahydrate), and a reaction material 14 in which NH 3 is coordinated to the maximum (for example, MgBr 2 is a hexahydrate) causes heat to cause an elimination reaction, thereby reducing NH 3. coordination of the reaction member 14 (e.g., MgBr in 2 2 dihydrate) so as to, and controls the reaction. However, the low-coordinating reaction material 14 has a problem that its melting point is lower than that of the unnatural product due to coordination of NH 3 . For example, in the case of MgBr 2 , the melting point of the unnatural product is 700 ° C. or more, whereas in the case of MgBr 2 , the melting point is lowered to about 400 ° C.

次に、図3を参照して、従来の化学蓄熱装置における発熱性能の低下の問題を説明する。図3は、従来の化学蓄熱装置において再生反応時に反応材14の粒子19が溶融する様子を示す概念図である。図3の(a)は、低温時における反応材14の粒子19を示し、図3の(b)〜(d)は、高温時に反応材14の粒子19が溶融する様子を示している。   Next, with reference to FIG. 3, the problem of the deterioration of the heat generation performance in the conventional chemical heat storage device will be described. FIG. 3 is a conceptual diagram showing how particles 19 of the reaction material 14 are melted during a regeneration reaction in a conventional chemical heat storage device. 3A shows the particles 19 of the reaction material 14 at a low temperature, and FIGS. 3B to 3D show how the particles 19 of the reaction material 14 melt at a high temperature.

低温時では、図3の(a)に示すように、反応材14の粒子19は溶融していないが、熱によって粒子19を構成する原子の動きが活発化し、軟化し始める。再生反応時において反応材14に熱が与えられ、反応材14が高温(例えば約400℃)となると、図3の(b)に示すように、反応材14の粒子19が溶融し始める。これは、反応材14として低配位(例えば、MgBrでは2和物)の材料が用いられることにより、反応材14の融点が反応材14本来の融点(すなわち無和物の反応材14の融点)よりも下がっているためである。そして、このような高温状態で所定時間が経過すると、図3の(c)に示すように、隣接する粒子19同士の接触面が接合する。これにより、各粒子19の接合面にて表面積の減少が起こり、NHの拡散流路となる細孔が閉塞等によって減少する。更に時間が経過すると、図3の(d)に示すように、各粒子19の溶融が進んで各粒子19の接合面が大きくなり、細孔の減少が更に進行する。このように、反応材14の粒子19の溶融によってNHの拡散流路となる細孔が減少すると、ヒータ12に供給されたNHの反応材14への拡散速度が遅くなる。すなわち、反応材14とNHとの反応速度が低下してしまう。その結果、発熱性能が低下するという問題がある。 At a low temperature, as shown in FIG. 3A, the particles 19 of the reaction material 14 are not melted, but the movement of atoms constituting the particles 19 is activated by heat and starts to soften. When heat is applied to the reaction material 14 during the regeneration reaction and the reaction material 14 reaches a high temperature (for example, about 400 ° C.), the particles 19 of the reaction material 14 begin to melt, as shown in FIG. This is because the reaction material 14 is made of a low-coordination (for example, MgBr 2 dihydrate) material, so that the reaction material 14 has a melting point that is the original melting point of the reaction material 14 (that is, the unnatural reaction material 14). This is because it is lower than the melting point). And when predetermined time passes in such a high temperature state, as shown to (c) of FIG. 3, the contact surface of adjacent particle | grains 19 will join. As a result, the surface area of the bonded surface of each particle 19 is reduced, and the pores serving as NH 3 diffusion channels are reduced due to blockage or the like. When the time further elapses, as shown in FIG. 3D, the melting of each particle 19 progresses, the joint surface of each particle 19 becomes larger, and the reduction of the pores further proceeds. As described above, when the pores serving as the NH 3 diffusion flow path decrease due to the melting of the particles 19 of the reaction material 14, the diffusion speed of the NH 3 supplied to the heater 12 into the reaction material 14 becomes slow. That is, the reaction rate between the reaction material 14 and NH 3 decreases. As a result, there is a problem that the heat generation performance is lowered.

この問題に対し、本実施形態に係る化学蓄熱装置10によれば、反応材14の材料がハロゲン化金属(例えば、MgBr)であり、そのハロゲン化金属に含まれている金属と同じ種類の金属の金属酸化物17(例えば、MgO)が、反応材14の粒子19の表面の少なくとも一部に形成されている。ハロゲン化金属は、NHが取り込まれることにより、その融点がハロゲン化金属本来の融点よりも下がる。これに対し、金属酸化物17は、NHに対して不活性であり、NHが取り込まれたハロゲン化金属に比べて高い融点を有する。このため、再生反応時に反応材14が高温となって、反応材14が溶融した場合であっても、反応材14の粒子19の表面に形成されている金属酸化物17は溶融され難い。反応材14の粒子19同士は、このような金属酸化物17を介して隣り合っているため、反応材14の粒子19同士の隙間によってNHの拡散流路を確保することができる。そして、再生反応後の発熱反応時には、確保されたNHの拡散流路によってNHを反応材14に確実に供給することができ、反応速度の低下を抑制することができる。その結果、化学蓄熱装置10における発熱性能の低下を抑制することができる。 In response to this problem, according to the chemical heat storage device 10 according to the present embodiment, the material of the reaction material 14 is a metal halide (for example, MgBr 2 ), and the same kind of metal as the metal contained in the metal halide. A metal metal oxide 17 (for example, MgO) is formed on at least a part of the surface of the particle 19 of the reaction material 14. When the metal halide is incorporated with NH 3 , the melting point thereof is lower than the original melting point of the metal halide. In contrast, metal oxide 17 is inert with respect to NH 3, has a higher melting point than the metal halide is NH 3 was incorporated. For this reason, even when the reaction material 14 becomes high temperature during the regeneration reaction and the reaction material 14 is melted, the metal oxide 17 formed on the surface of the particles 19 of the reaction material 14 is hardly melted. Since the particles 19 of the reaction material 14 are adjacent to each other through such a metal oxide 17, a NH 3 diffusion channel can be secured by a gap between the particles 19 of the reaction material 14. In the exothermic reaction after the regeneration reaction, NH 3 can be reliably supplied to the reaction material 14 through the secured NH 3 diffusion flow path, and a decrease in the reaction rate can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in heat generation performance in the chemical heat storage device 10.

さらに、金属酸化物17は、反応材14の少なくとも一部が酸化された状態の酸化物であるため、上記構成、すなわち金属酸化物17が反応材14の粒子19の表面の少なくとも一部に形成されている構成を、容易に実現することが可能となる。   Further, since the metal oxide 17 is an oxide in which at least a part of the reaction material 14 is oxidized, the above-described configuration, that is, the metal oxide 17 is formed on at least a part of the surface of the particle 19 of the reaction material 14. The configured configuration can be easily realized.

これに加えて、金属酸化物17は、反応材14の粒子19の表面の全体を覆っていることにより、反応材14の粒子19同士の間に確実に金属酸化物17を介する。このため、反応材14の粒子19同士の隙間によってNHの拡散流路をより十分に確保することができる。 In addition to this, the metal oxide 17 covers the entire surface of the particles 19 of the reaction material 14, so that the metal oxide 17 is reliably interposed between the particles 19 of the reaction material 14. Therefore, the NH 3 diffusion channel can be more sufficiently secured by the gap between the particles 19 of the reaction material 14.

次に、図4及び表1を参照して、反応材14の粒子19の表面に金属酸化物17が形成されていることによる発熱性能の低下の抑制効果の一例について説明する。この例では、反応材14として、MgBrを用いた。この例では、次のようにして、発熱性能に関する実験を行った。 Next, with reference to FIG. 4 and Table 1, an example of an effect of suppressing a decrease in heat generation performance due to the metal oxide 17 being formed on the surface of the particles 19 of the reaction material 14 will be described. In this example, MgBr 2 was used as the reaction material 14. In this example, an experiment on heat generation performance was performed as follows.

まず、有底角筒形状のステンレス鋼製の反応容器にMgBrを充填し、NH導入孔付きの蓋を反応容器の開口部に装着し密閉した。続いて、反応容器の内部空間に残存する気体を真空ポンプにおいて除去した後、NHを導入し、発熱反応を生じさせた。発熱反応が終了した後、反応容器の外部にセラミックヒータを密着させ、MgBrの温度が約400℃になるよう加熱し3時間放置して、再生反応を生じさせた。なお、NHの再生反応時のNHの放出先には空の容器を使用し、所定量のNHが脱離しても系内圧力が高くなり過ぎないようにした。その後、再度、反応容器にNHを導入し、発熱反応を生じさせ、発熱性能を評価した。発熱性能は、予め反応容器内に装着しておいた熱電対でMgBrの温度を計測することにより、発熱反応時におけるMgBrの温度のピーク値(以下、「発熱温度」ともいう)を算出し、当該発熱温度を用いて評価した。以下、このような約400℃の高温状態で再生反応が行われた後の発熱反応を「熱履歴後の発熱反応」ともいう。 First, MgBr 2 was filled in a bottomed rectangular tube-shaped stainless steel reaction vessel, and a lid with an NH 3 introduction hole was attached to the opening of the reaction vessel and sealed. Subsequently, after the gas remaining in the internal space of the reaction vessel was removed with a vacuum pump, NH 3 was introduced to cause an exothermic reaction. After completion of the exothermic reaction, a ceramic heater was brought into close contact with the outside of the reaction vessel, heated to a MgBr 2 temperature of about 400 ° C., and allowed to stand for 3 hours to cause a regeneration reaction. Note that the emission destination NH 3 during regeneration reaction of NH 3 with an empty vessel, was as NH 3 in a predetermined amount is not too high system pressure even by detachment. Thereafter, NH 3 was again introduced into the reaction vessel to cause an exothermic reaction, and the exothermic performance was evaluated. The exothermic performance is calculated by measuring the MgBr 2 temperature with a thermocouple previously installed in the reaction vessel to calculate the peak value of MgBr 2 temperature during the exothermic reaction (hereinafter also referred to as “exothermic temperature”). The exothermic temperature was used for evaluation. Hereinafter, the exothermic reaction after the regeneration reaction is performed at a high temperature of about 400 ° C. is also referred to as “exothermic reaction after the heat history”.

比較例として、まずMgBrに特に酸化処理をせずそのまま上述の実験を行った。その結果を図4に示す。図4は、酸化処理されていない場合のMgBrの発熱反応時の温度変化を示すグラフである。図4の横軸は、経過時間[s]を示し、図4の縦軸は、MgBrの温度を示す。図4のグラフ20bは、基準値として、熱履歴がなかった場合の発熱反応時のMgBrの温度変化を示している。熱履歴がなかった場合とは、約400℃の高温状態ではなく低温真空中でNHの再生反応を生じさせた場合であり、例えばMgBrの温度が約180℃の低温となるように真空引きしてNHの再生反応を行った場合である。この場合には、再生反応時にMgBrが高温となっていないため、MgBrの溶融が生じず、その結果、MgBrの溶融による発熱性能の低下が生じない。グラフ20bに示すように、この場合のMgBrの発熱温度は260℃であった。 As a comparative example, without the first particular oxidation treatment MgBr 2 was directly subjected to the experiments described above. The result is shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing a temperature change during an exothermic reaction of MgBr 2 when not oxidized. The horizontal axis of FIG. 4 shows elapsed time [s], and the vertical axis of FIG. 4 shows the temperature of MgBr 2 . The graph 20b of FIG. 4 shows the temperature change of MgBr 2 during the exothermic reaction when there is no thermal history as a reference value. The case where there is no thermal history is a case where the regeneration reaction of NH 3 is caused not in a high temperature state of about 400 ° C. but in a low temperature vacuum. For example, the vacuum is performed so that the temperature of MgBr 2 becomes a low temperature of about 180 ° C. This is the case where the NH 3 regeneration reaction is carried out. In this case, since MgBr 2 is not at a high temperature during the regeneration reaction, the melting of MgBr 2 does not occur, and as a result, the heat generation performance does not deteriorate due to the melting of MgBr 2 . As shown in the graph 20b, the heat generation temperature of MgBr 2 in this case was 260 ° C.

これに対し、図4のグラフ20aは、熱履歴後の発熱反応時のMgBrの温度変化を示している。グラフ20aに示すように、MgBrの発熱温度は約237℃であった。グラフ20aの場合は、グラフ20bの場合に比べて、発熱反応の応答が悪く、発熱性能が悪かった。これは、再生反応時に400℃と高温となったことにより、MgBrの溶融が生じ、NHの拡散流路となる細孔が閉塞し、発熱反応時におけるNHの供給速度が遅くなった結果、発熱性能が低下したことを示している。 On the other hand, the graph 20a of FIG. 4 shows the temperature change of MgBr 2 during the exothermic reaction after the thermal history. As shown in the graph 20a, the exothermic temperature of MgBr 2 was about 237 ° C. In the case of the graph 20a, the response of the exothermic reaction was worse and the exothermic performance was worse than in the case of the graph 20b. This is because the MgBr 2 melted due to the high temperature of 400 ° C. during the regeneration reaction, the pores serving as the NH 3 diffusion channel were blocked, and the NH 3 supply rate during the exothermic reaction was slow. As a result, it has shown that the heat-generation performance fell.

次に、実施例として、酸化処理を行った後のMgBrを用いて上述の実験を行った。酸化処理としては、乾燥酸素雰囲気下で加熱処理を行った。実施例1では、加熱温度が約650℃で且つ加熱時間が約10分間の条件で加熱処理を行った。実施例2では、加熱温度が約650℃で且つ加熱時間が約30分間の条件で加熱処理を行った。実施例3では、加熱温度が約500℃で且つ加熱時間が約10分間の条件で加熱処理を行った。実施例4では、加熱温度が約500℃で且つ加熱時間が約30分間の条件で加熱処理を行った。なお、上記の各実施例における昇温速度は10℃/minとした。実施例1〜4の結果を以下の表1に示す。表1は、加熱処理の条件(加熱温度及び加熱時間)毎の発熱性能を示す表である。表1においては、発熱性能として、熱履歴後の発熱反応時のMgBrの発熱温度を示している。実施例1〜4のいずれについても、加熱処理後のMgBrの粒子の表面の少なくとも一部にMgOが形成されていることがX線回折法によって確認された。 Next, as an example, the above-described experiment was performed using MgBr 2 after the oxidation treatment. As the oxidation treatment, heat treatment was performed in a dry oxygen atmosphere. In Example 1, the heat treatment was performed under conditions where the heating temperature was about 650 ° C. and the heating time was about 10 minutes. In Example 2, the heat treatment was performed under conditions where the heating temperature was about 650 ° C. and the heating time was about 30 minutes. In Example 3, the heat treatment was performed under conditions where the heating temperature was about 500 ° C. and the heating time was about 10 minutes. In Example 4, the heat treatment was performed under conditions where the heating temperature was about 500 ° C. and the heating time was about 30 minutes. In addition, the temperature increase rate in each said Example was 10 degrees C / min. The results of Examples 1 to 4 are shown in Table 1 below. Table 1 is a table showing the heat generation performance for each heat treatment condition (heating temperature and heating time). In Table 1, the exothermic temperature of MgBr 2 during the exothermic reaction after the thermal history is shown as the exothermic performance. In any of Examples 1 to 4, it was confirmed by X-ray diffraction that MgO was formed on at least a part of the surface of the MgBr 2 particles after the heat treatment.

表1に示すように、実施例1では、熱履歴後の発熱反応時のMgBrの発熱温度が259℃であった。実施例2では、熱履歴後の発熱反応時のMgBrの発熱温度が259℃であった。実施例3では、熱履歴後の発熱反応時のMgBrの発熱温度が241℃であった。実施例4では、熱履歴後の発熱反応時のMgBrの発熱温度が242℃であった。よって、実施例1〜4の何れにおいても、熱履歴後の発熱反応時のMgBrの発熱温度が比較例の場合の237℃よりも高くなり、基準値の260℃に近づいた。 As shown in Table 1, in Example 1, the exothermic temperature of MgBr 2 during the exothermic reaction after the thermal history was 259 ° C. In Example 2, the exothermic temperature of MgBr 2 during the exothermic reaction after the heat history was 259 ° C. In Example 3, the exothermic temperature of MgBr 2 during the exothermic reaction after the heat history was 241 ° C. In Example 4, the exothermic temperature of MgBr 2 during the exothermic reaction after the heat history was 242 ° C. Therefore, in any of Examples 1 to 4, the exothermic temperature of MgBr 2 during the exothermic reaction after the thermal history was higher than 237 ° C. in the comparative example and approached the reference value of 260 ° C.

以上、酸化処理によって粒子の表面の少なくとも一部にMgOが形成されたMgBrを用いることにより、熱履歴後の発熱反応時における発熱性能の低下を抑制することができることが示された。 As described above, it has been shown that by using MgBr 2 in which MgO is formed on at least a part of the surface of the particle by oxidation treatment, it is possible to suppress a decrease in exothermic performance during an exothermic reaction after the thermal history.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他に適用してもよい。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, You may change in the range which does not change the summary described in each claim, or may apply to others.

上記実施形態において、金属酸化物17は、反応材14の少なくとも一部が酸化された酸化物であるとしたが、これに限られない。例えば、金属酸化物17は、反応材14に用いられたハロゲン化金属に含まれている金属そのものの酸化物ではなく、当該金属と同じ種類であって且つ反応材14に含まれていない別の金属の酸化物であってもよい。   In the above embodiment, the metal oxide 17 is an oxide in which at least a part of the reaction material 14 is oxidized, but is not limited thereto. For example, the metal oxide 17 is not an oxide of the metal itself contained in the metal halide used in the reaction material 14, but is another type that is the same type as the metal and not contained in the reaction material 14. It may be a metal oxide.

上記実施形態において、ヒータ12は、熱交換器4に対応するように排気管3の周囲に配置され、断面円環形状を有しているとしたが、これに限られない。例えば、加熱対象の一部分にだけ対応するようにヒータを配置してもよい。また、ヒータは、排気管の外部以外の箇所に配置してもよく、例えば排気を加熱するために排気管の内部に配置してもよい。排気管の内部にヒータを配置する場合には、例えば複数のヒータと熱交換部とを交互に積層した構成として、ヒータに熱交換部を一体化し、ヒータによって熱交換部を介して排気を加熱してもよい。   In the said embodiment, although the heater 12 was arrange | positioned around the exhaust pipe 3 so as to correspond to the heat exchanger 4, and it had a cross-sectional annular shape, it is not restricted to this. For example, you may arrange | position a heater so that it may correspond only to a part of heating object. Further, the heater may be arranged at a place other than the outside of the exhaust pipe, for example, may be arranged inside the exhaust pipe in order to heat the exhaust. When a heater is arranged inside the exhaust pipe, for example, a configuration in which a plurality of heaters and a heat exchange unit are alternately stacked, the heat exchange unit is integrated with the heater, and the exhaust is heated by the heater through the heat exchange unit. May be.

熱交換器4の表面の一部又は全部には、触媒コート層が形成されていてもよい。また、上記実施形態では、加熱対象を熱交換器4としたが、加熱対象としては、例えばDOC5等の他の触媒、又は排気管3を流れる排気でもよい。   A catalyst coat layer may be formed on part or all of the surface of the heat exchanger 4. In the above embodiment, the heating object is the heat exchanger 4, but the heating object may be another catalyst such as DOC 5 or exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3.

上記実施形態では、化学蓄熱装置は、車両の内燃機関であるディーゼルエンジン2に適用されるとしたが、これに限られない。例えば、化学蓄熱装置は、ガソリンエンジン等に適用されてもよい。   In the said embodiment, although the chemical thermal storage apparatus was applied to the diesel engine 2 which is an internal combustion engine of a vehicle, it is not restricted to this. For example, the chemical heat storage device may be applied to a gasoline engine or the like.

また、化学蓄熱装置は、エンジンの排気系以外に設けられた加熱対象を加熱する装置であってもよい。そのような加熱対象としては、エンジンオイル、冷却水、又は空気等の種々の熱媒体等であってもよい。このとき、熱媒体が流れる経路上に熱交換器を配置して、その熱交換器を化学蓄熱装置で加熱するとしてもよい。さらに、化学蓄熱装置は、エンジン以外に適用するとしてもよい。   Further, the chemical heat storage device may be a device that heats a heating target provided other than the exhaust system of the engine. Such a heating target may be various heat media such as engine oil, cooling water, or air. At this time, a heat exchanger may be disposed on the path through which the heat medium flows, and the heat exchanger may be heated by the chemical heat storage device. Further, the chemical heat storage device may be applied to other than the engine.

10…化学蓄熱装置、11…ストレージ(貯蔵器)、12…ヒータ(反応器)、14…反応材、17…金属酸化物(酸化物)、19…粒子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Chemical thermal storage apparatus, 11 ... Storage (reservoir), 12 ... Heater (reactor), 14 ... Reactant, 17 ... Metal oxide (oxide), 19 ... Particles.

Claims (3)

NHを貯蔵する貯蔵器と、
NHとの化学反応により発熱すると共に加熱されるとNHを脱離する粒子状の反応材を有する反応器と、
を備え、
前記反応材の材料は、ハロゲン化金属であり、
前記反応材の粒子の表面の少なくとも一部に、前記ハロゲン化金属に含まれている金属と同じ種類の金属の酸化物が形成されている、化学蓄熱装置。
A reservoir for storing NH 3 ;
When heated with heat is generated by a chemical reaction between NH 3 and reactor with a particulate reactive material desorbed NH 3, and
With
The material of the reaction material is a metal halide,
A chemical heat storage device in which an oxide of the same type of metal as that contained in the metal halide is formed on at least a part of the surface of the particles of the reaction material.
前記酸化物は、前記反応材の少なくとも一部が酸化された状態の酸化物である、請求項1に記載の化学蓄熱装置。   The chemical heat storage device according to claim 1, wherein the oxide is an oxide in a state where at least a part of the reaction material is oxidized. 前記酸化物は、前記反応材の粒子の表面の全体を覆っている、請求項1又は2に記載の化学蓄熱装置。   The chemical heat storage device according to claim 1 or 2, wherein the oxide covers the entire surface of the particles of the reaction material.
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