燃焼の化学反応と高効率化・低環境負荷技術

現在、地球上で使われているエネルギーの80%以上が燃焼によって生み出されている。その一方で、NOx、すす等の有害な燃焼排出物による大気汚染や温室効果ガスである二酸化炭素による地球温暖化等の環境破壊が問題となっている。また、石油や天然ガス等の化石資源の枯渇問題も深刻である。これらを解決するための最終的な手段は、太陽光や風力発電等が化石資源の燃焼にとって代わることであるが、これらの再生可能エネルギーが世界のエネルギーの主役になるには未だ多くの技術的・経済的問題を克服しなければならず、相当の時間がかかるのが現状である。 　このような背景のもと、エミッションを最小限に抑えて燃焼させ、エネルギーを最大限の効率で取り出す技術の開発が短期的に実現可能な選択肢として重要となる。しかしながら、既に燃焼効率向上の試みは古くはオイルショックのころから行われ、従来の方法では既に限界に近づいており、今後の大幅な伸びしろは期待できない。そこで、まったく新しい概念の一つとして、燃焼の化学反応を制御することによる燃焼効率向上が、自動車業界をはじめとして注目されている。 　本セミナーでは、燃焼を理解する上で必要な基礎事項をチェックした後、燃焼の本質である化学反応について基礎から平易に講義する。化学反応制御の応用例として、NOx、すす等の環境対策技術や自動車の熱効率向上のポイントとなるノッキング制御について解説する。さらに地球温暖化対策として、二酸化炭素の排出量が多い発電と自動車をとりあげ、それぞれの対策技術の最先端を紹介する。 　以上の内容に加えて、自動車エンジン熱効率50%の目標を達成し、今年3月に成功裏に終了する国家研究プロジェクト『戦略的イノベーション創造プログラム (SIP) – 革新的燃焼技術』についても、研究メンバーの立場から成果を紹介するとともに、今後の科学技術立国としての生き残りのための産産学学連携の意義についても解説する。 　本セミナーを通して、化学を専門としていない研究者が高効率燃焼・環境対策技術の開発に、化学反応制御という新しい切り口で取り組むきっかけとなれば幸いである。

1. 燃焼の基礎
   1. 燃焼の概念と分類
   2. 当量比、空気比、燃空比、空燃比
   3. 可燃限界
   4. 引火点と着火温度
   5. 火炎の構造
   6. 断熱火炎温度
   7. 燃焼速度と火炎伝播速度
   8. 燃焼の基礎のまとめ
2. 燃焼の化学反応
   1. 燃焼の化学反応の特徴
   2. 化学平衡と反応速度
   3. 全反応と素反応
   4. 連鎖反応
   5. 水素燃焼の化学反応
   6. 一酸化炭素燃焼の化学反応
   7. 炭化水素の高温燃焼
   8. 炭化水素の低温燃焼とノッキング
   9. 燃焼における反応シミュレーションの現状
   10. 燃焼の化学反応のまとめ
3. 燃焼排出物と環境対策技術
   1. 窒素酸化物の発生メカニズムと対策技術
   2. 硫黄酸化物の発生メカニズムと対策技術
   3. 一酸化炭素の発生メカニズムと対策技術
   4. PM (すす) の発生メカニズムと対策技術
   5. ダイオキシンの発生メカニズムと対策技術
   6. 燃焼排出物と環境対策技術のまとめ
4. 地球温暖化対策の最前線
   1. 温暖化現象と防止の国際的シナリオ
   2. 発電の温暖化対策技術最前線
   3. 自動車の温暖化対策技術最前線
5. 総括
• 質疑応答・名刺交換