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マイクロ波照射下粉体充填層のモデル化と加熱温度分布：触媒反応の解析
发布日期 2026
マイクロ波加熱を利用する化学プロセスは、カーボンニュートラル対策として産業電化の新方式として注目を集めている。特に、固体触媒反応において触媒粉体充填層にマイクロ波照射をすることで、選択的局所加熱が触媒層内に発生し、結果的に反応温度が見かけ上、大きく低下する現象は、従来の通常加熱方式にくらべて、省エネ効果、反応制御性向上などにおける新技術開発につながる可能性を有しており、今後の詳細な研究検討が望まれている。発表者は、マグネタイト触媒粒子を球体粒子として、COMSOL Multiphysicsを用いて充填したモデルジオメトリーを作成し、RFモジュールを用いて、触媒層内の電磁波分布と電磁波エネルギー損失によって発生する熱流の解析を行った。その結果、触媒層内の粒子間接触点に今日電場が発生し、そこに局所加熱が発生するという予測を、シミュレーションから得ることができた。この予測に基づいて、実際の実験において、シミュレーションで予測された触媒層内粒子接触点のマイクロ波による局所加熱を検証することに成功し、触媒層内におけるミクロな温度分布を測定することができた。この結果は、マイクロ波照射下における固体触媒作用挙動を理解するために有用であることを証明できた。
