JP4765072B2 - ケミカルヒートポンプ - Google Patents
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Description
MgO+H2O⇔Mg(OH)2 ΔH=−81.0kJ/モル
上式中、右方向への反応は酸化マグネシウムの水酸化発熱反応である。反対に、左方向への反応は水酸化マグネシウムの脱水吸熱反応である。すなわちヒートポンプは、水酸化マグネシウムの脱水によって熱エネルギーを蓄えることができ、そして蓄えられた熱エネルギーを酸化マグネシウムの水酸化によって熱出力することができる。
蓄熱材の調製
マグネシウム/ニッケル複合型蓄熱材{Mg0.5Ni0.5(OH)2}を以下のように調製した。2L容のビーカー内で、硝酸マグネシウム六水和物(25.5g;0.01モル)と硝酸ニッケル六水和物(28.9g;0.01モル)を水500mLに溶解することにより前駆体水溶液(溶液A)を得た。また、溶液Aとは別に、1モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液1L(溶液B)を調製した。次いで、常温で溶液Bをマグネチックスターラーで撹拌しながら、これに溶液Aを約10分かけてピペットで滴下することにより、沈殿物を生成させた。溶液Aの滴下が完了した後、ビーカーに時計皿で蓋をして沈殿物を含む混合液を60℃に加熱し、さらに1時間撹拌を続けた。その後、撹拌と加熱を止め、上澄み液を廃棄し、得られた沈殿物を蒸留水で複数回洗浄した。吸引濾過により回収した沈殿物を空気中110℃で一晩以上乾燥させ、蓄熱材試料Mg0.5Ni0.5(OH)2を15g得た。さらに、上記手順において、溶液Aを調製する際に溶解する硝酸マグネシウムと硝酸ニッケルのモル比を変更することにより、下記表1に示したようなマグネシウムとニッケルの複合組成比が異なる蓄熱材を調製した。
図5に示したような熱天秤測定装置(ULVAC理工製:TGD9600)を用い、各種蓄熱材の性能を評価した。熱天秤測定装置を用いた水酸化実験を、アルゴン(Ar)雰囲気中、脱水反応→水蒸気供給で水酸化開始→水酸化反応→水蒸気供給停止→脱水反応という一連の工程を実施することにより行った。脱水工程後の水蒸気供給時の反応率を基準値とし、水蒸気供給を停止した時の反応率と基準値との差を全水酸化反応率Δx1とし、水蒸気供給を停止した後の水蒸気離脱後の飽和反応率と、その後脱水操作温度まで温度上昇し低下した反応率との差を化学水酸化反応率Δx2とする。ここで、Δx1−Δx2は、吸着・吸収・凝縮による物理的に材料に保持された水量に相当する。下記表1の「質量基準蓄熱量Qmass」は、MgxNi1-xO系を例にすると、下式で表される。
各種蓄熱材の複合金属組成と、測定された性能を下記の表1に示す。
Claims (8)
- マグネシウムと、ニッケル、コバルト、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属成分との複合酸化物による水酸化発熱反応と、該複合酸化物に対応する複合水酸化物の脱水吸熱反応とを組み合わせたことを特徴とするケミカルヒートポンプ。
- 蓄熱温度が300℃未満である、請求項1に記載のケミカルヒートポンプ。
- 蓄熱温度が250℃未満である、請求項1に記載のケミカルヒートポンプ。
- 金属成分がニッケルである、請求項1に記載のケミカルヒートポンプ。
- 金属成分がコバルトである、請求項1に記載のケミカルヒートポンプ。
- 金属成分が銅である、請求項1に記載のケミカルヒートポンプ。
- 金属成分がアルミニウムである、請求項1に記載のケミカルヒートポンプ。
- マグネシウムと、ニッケル、コバルト、銅およびアルミニウムからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属成分との複合酸化物による水酸化発熱反応と、該複合酸化物に対応する複合水酸化物の脱水吸熱反応とを組み合わせたケミカルヒートポンプにおいて、該マグネシウムと該金属成分との複合組成比率を変化させることにより可蓄熱温度を変化させる方法。
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