脱化石資源を目指したマイクロ波利用による材料（木質バイオマス材料・セラミックス・金属材料）のエネルギー・化学物質変換サーマルプロセスの開発

平成20 (2008) 年度ミッション専攻研究員
園部太郎

化学工業プロセスでは、化学変換プロセスに要する大部分の熱源供給を化石資源の熱変換に依存している。今後、地球規模での急激な人口増加と経済発展によるエネルギー需要量の増加に応えるためには、熱変換プロセス高効率化技術の開発が必要不可欠である。その一つの手段としてマイクロ波加熱は被加熱物質を直接内部発熱し、迅速かつ選択的に加熱できることから省エネ、高効率化技術として注目されている。最近では、金属やセラミックスの焼結などの高温プロセスや、バイオマスの熱転換プロセスへ応用されている。

本研究はマイクロ波による特異な加熱メカニズムに着目し、新規の熱変換プロセスとしてマイクロ波加熱技術を確立することを目的としている。実験室に、2.45 GHz マグネトロン発振器、方形導波管、サーキュレーター、スタブチューナー、短絡板、ダミーロード、パワーメーターからなる定在波シングルモードアプリケーターを試作し、電界最大、あるいは磁界最大の位置における被加熱物に対する加熱効果を検証している。また、マイクロ波の高温熱変換プロセスを開発し、そのバイオマス熱分解またセラミックス材料の合成プロセスへの応用を検討している。これまでに、本マイクロ波加熱プロセスを用いて、二酸化チタンに炭素を修飾することにより、可視光領域で高活性を示す光触媒を短時間で合成することに成功している。