KATO Yukitaka Laboratory 加藤之貴研究室
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研究活動
酸化マグネシウム/水系ケミカルヒートポンプ
利用反応: 
用いる反応式は以下の通りです。
MgO(s)+H2O(g)=Mg(OH)2
酸化マグネシウム(MgO)と水(H2O)が反応(水和反応)すると発熱反応し、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)が生成します。Mg(OH)2を加熱すると脱水反応が吸熱しながら進みMgO、H2Oが再生します。
ヒートポンプシステム: 
ヒートポンプシステムとして図1が構成できます。
(a)  蓄熱モードで、余っている熱、電力を用いて水酸化マグネシウムの脱水反応にて貯蔵し(左方向の反応)ます。生成した水蒸気の凝縮熱が利用できます。
(b)  熱出力モードにて、必要時に酸化マグネシウム水和反応を行うことで発熱熱出力を得られます。
利点: 
このヒートポンプは用いる材料が海水由来の酸化マグネシウムと水を用いており、安全で環境に優しい長所を持ちます。また従来の温水蓄熱などに比べ装置体積が大幅にコンパクトにでき、かつ長期間、高温の蓄熱が可能です。これらは他に無い本ヒートポンプの重要な特徴です。
研究開発と応用: 
高性能の反応材料開発が鍵となります。本研究室では世界的にも優れた高性能酸化マグネシウム反応材料を開発しております。また、この材料を用いた反応器を用いたヒートポンプ開発を進めています。現在、ロードヒーティング・融雪用のヒートポンプ実証装置を開発中(図2)です。
図1
図1 酸化マグネシウム/水系ケミカルヒートポンプ作動原理
図2
図2 ロードヒーティング・融雪用のヒートポンプ実証装置
参考文献: 
・ Kato, Y. and Y. Yoshizawa; “Application of a Chemical Heat Pump to a Cogeneration System”, Int. J. Energy Research, 25, pp. 129-140 (2001).
・ Kato, Y., A. Minakami, G. Li, Y. Yoshizawa; “Operability of a Thermally Driven Magnesium Oxide/Water Chemical Heat Pump”, Canadian J. of Chemical Engineering, 79(4), pp. 536-541 (2001).
・ Kato, Y., Fu-uta Takahashi, Akihiko Watanabe and Yoshio Yoshizawa; Thermal Analysis of a Magnesium Oxide/Water Chemical Heat Pump for Cogeneration”, Applied Thermal Engineering, 21, pp. 1067-1081 (2001).
・ ケミカルヒートポンプ、特許第2510120号、登録1996年4月16日
・ ケミカルヒートポンプ、特開平9-26225、公開1997年1月28日
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