本プロジェクトでは、２０２０年度公益財団法人JKAの補助事業として、「熱交換器への超撥水性膜合成による革新的高効率伝熱性能向上補助事業」に関する研究を本学海洋エネルギー研究所との共同研究にて実施しました。
研究背景として、工場等で使用している熱の約65%以上は未利用であり、特に、工場からの廃熱温度は100～150℃が多くを占めています。今後、エネルギー利用の高効率化に伴い、益々100℃以下の低温度廃熱(温水顕熱としての廃熱，以下“低エンタルピー熱”)は増加することが予想されます。このエクセルギーを十分に活用するためには、多段の熱利用発電システムが有効であり、このシステムの不可避な共通課題は、高い伝熱性能だけでなく、低い圧力損失である革新的な熱交換器の開発です。この伝熱技術の確立により産業界の革新的な熱利用の確立に繋がります。
本研究の目的は、低エンタルピー熱を高効率に利用するために、これまで開発したネオ放電モード型スパッタにより、熱交換器のプレート表面に超撥水性膜を合成する技術を確立し、超撥水性膜による作動流体の蒸発及び凝縮の伝熱促進効果を明らかにし、低エンタルピー熱と熱機関の伝熱時の性能を飛躍的に向上させることです。この取り組みは撥水付与技術を発電分野に活かした分野横断型の技術開発であり、この技術の確立により、未利用であった低品位の熱源を有効に利用可能なエネルギー源として活用できるように仕上げていくことを目的としています。