ケミカルヒートポンプ用硫酸カルシウム系反応材料に関する速度論的研究

摘要

化学蓄熱およびケミカルヒートポンプ材料候補として，比較的温度レベルの低い373K前後の熱源での化学蓄熱による温·冷熱生成が可能な石膏材料，すなわち硫酸カルシウム系反応材料が検討されている．この硫酸カルシウム系反応材料を蓄熱装置さらにはケミカルヒートポンプ装置へ適用した際の蓄·放熱特性を見積もるため，反応速度論に関する検討が必要である．前報では反応平衡圧力，常圧開放系での反応速度式を報告した．本報では，減圧対流系および密閉系についての反応速度式を理論的に求め実験値と比較した．速度式を求めるにあたり以下のことを考慮した．（1）反応ガスの粒子内拡散速度の遠いをグラハムの関係より考慮した．（2）対流系の違いによる試料温度の変化の違いを非定常熱伝導方程式により求め考慮した．（3）水蒸気圧力の大きな領域での飽和水蒸気吸着速度を考慮した．これら3つの理論を考慮した反応速度式は，実験結果と良好な一致を示し，提案した反応速度式は十分適用可能であることがわかった．さらに計算結果より作動可能な温度域および反応速度が確認された．