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報告書

水素製造ISプロセスの熱効率の熱力学的評価

野村幹弘; 笠原清司; 小貫薫

JAERI-Research 2002-039, 24 Pages, 2003/01

JAERI-Research-2002-039.pdf:1.01MB

水素製造ISプロセスの熱効率を熱力学的視点で評価した。ISプロセスに限らず、熱を用いて水素を製造するプロセスの熱効率の上限はカルノー効率で得られる仕事量で制限されることを示した。高温熱源温度を1123K,熱源への返却温度733Kとすると、熱効率の上限は81.3%である。さらに、ISプロセスの最大熱効率を各反応,分離操作のG-T線図を書くことにより評価した。分離仕事を考慮しない場合のISプロセスの最大熱効率は78.2%となる。実際は、硫酸の濃縮操作及びHI水溶液の濃縮操作は温度によらずギブスエネルギーが常に正なので、仕事を投入する必要がある。分離操作は熱効率に大きな影響を与え、分離操作の有無により熱効率が53.5%から76.6%と23.1%変化した。また、正確な評価には精度ある熱力学データーが重要であり、今回の評価でブンゼン反応におけるヨウ素の添加の影響を調べる必要があることがわかった。

報告書

エチルトリクロロシランを用いたCVD-SiCの熱力学計算

中野純一; 山田禮司

JAERI-Research 95-045, 26 Pages, 1995/06

JAERI-Research-95-045.pdf:1.08MB

自由エネルギー最小化法に基づく化学平衡状態計算プログラムSOLGASMIX-PVを用いて、C $_{2}$ H $_{5}$ SiCl $_{3}$ -H $_{2}$ -Ar系の化学蒸着(CVD)に関して熱力学計算を行い、CVD状態図を得た。C $_{2}$ H $_{5}$ SiCl $_{3}$ -H $_{2}$ 系では、-SiC+C、-SiC、-SiC+Si(l)、Si(l)、-SiC+Si(s)、およびSi(s)が蒸着する領域が存在することがわかった。C $_{2}$ H $_{5}$ SiCl $_{3}$ Ar系では、-SiC+CおよびCが蒸着することがわかった。これらの計算結果と報告されている蒸着実験結果とを比較した結果、-SiC+Cが蒸着すると計算された領域において、-SiC+C、-SiC、または-SiC+Si(s)が蒸着することがわかった。CVDにおける最適なガスのモル比と蒸着温度に関しては、(Ar+H $_{2}$ )/C $_{2}$ H $_{5}$ SiCl $_{3}$ モル比1000~10000、Ar/H $_{2}$ モル比0.43~0.15、蒸着温度1100~1500Kのときに、原料のSi原子は最も効率よく-SiCとして蒸着し、-SiC単相を生成することが明らかになった。

報告書

化学蒸着SiCの熱力学計算

湊和生; 福田幸朔; 井川勝市

JAERI-M 85-043, 27 Pages, 1985/03

JAERI-M-85-043.pdf:0.9MB

自由エネルギー最小化法に基づく計算コードSOLGASMIX-PVを用いて、CH $_{3}$ SiCle $_{3}$ -H $_{2}$ -Ar系の熱力学計算を行ない、CVD-状態図を得た。条件により、-SiC、-SiC+C(S)、-SiC+Si(S)、-SiC+Si(l)、Si(S)、Si(l)、またはC(S)が蒸着する領域があることがわかった。また、CH $_{3}$ SiCle $_{3}$ -H $_{2}$ -Ar系では、-SiC+C(S)またはC(S)が蒸着することがわかった。これらの計算結果と報告されている蒸着実験結果とを比較した結果、-SiCが蒸着すると予測された領域の高温部(約2000K以上)で-SiC+C(S)が、低温部(約1700K以下)で-SiC+Si(S)がそれぞれ蒸着しており、SiCの蒸着機構を考察する上で重要な結果を得た。