エネルギーキャリアモニタリング用水晶発振回路式非接触濃度センサの開発

摘要

近年，化石燃料の使用にともない排出する二酸化炭素の増加や化石燃料枯渇の問題から，新たな代替エネルギーとして水素エネルギーが注目されている。将来，燃料電池車や家庭用燃料電池エネファームは私たちの生活の中心となると考えられる。しかし，水素の性質から輸送·貯蔵が困難である。そこで，輸送·貯蔵し易い状態·物質に変えて水素エネルギーを利用するエネルギーキャリア技術が注目されている。代表的なエネルギーキャリアには，液体水素·有機ハイドライド·アンモニアが挙げられる。有機ハイドライドには，常温·常圧で輸送·貯蔵できること，ガソリンのインフラが利用可能といった特徴があり，その中でも広い温度範囲で液体状態であること，大量調達が容易であることからMCH（メチルシクロヘキサン）が注目されている。現在，MCHを燃料として車上で水素を取り出す研究がなされており，将来燃料電池の燃料として期待される。水素の利用はMCHとトルエンの脱水素·水素化反応によって行われるが，MCHから水素を取り出す際の変換効率が100%ではないためこれを管理するセンサが必要である。しかし，現在までMCHを利用した燃料電池の開発は急ピッチで進hでいるが，一方で，管理用センサの開発は遅れており，その開発は急務である。現在，液体濃度を非接触測定可能なセンサには，電磁式と近赤外式がある。電磁式では，濃度をppmオーダーで，かつ，誘電率と導電率がマルチに測定することができる。近赤外式は，多成分の変化を高感度に測定できる。しかし，どちらのセンサも既存設備との親和性が悪く，コストがかかる。このように，非接触濃度センサは存在するが，コスト等の問題があるため，より安価なセンサが必要とされている。