“ダブルカーボン”目標の下、アンモニアはゼロカーボン燃料として化石燃料の代替となることが期待されている。アンモニア燃焼における燃焼速度の遅さ、高い着火エネルギー、顕著な着火遅延などの問題に対して、Shrestha、Mei、Mei-2021、Stagni、CEU-NH3、Gotama、Glarborgの異なるアンモニア燃焼化学反応機構に基づき、Chemkinを用いて初期温度、圧力、酸素体積分率がアンモニア燃焼特性に与える影響をシミュレーション研究した。結果は、初期温度の上昇によりアンモニアの層流火炎伝播速度が向上し、着火遅延時間が短縮され、アンモニアの着火および燃焼に有利であることを示した。圧力の増加は層流火炎伝播速度を低下させるが、着火遅延時間を著しく短縮し、圧力の増加は着火を促進するが火炎伝播には不利である。酸素体積分率の増加は層流火炎伝播速度を増加させ、ピークが希薄燃焼方向へ移動することを示した。感度解析により、H+O2=O+OH、NH_2+NO=NNH+OHおよびNH_2+NO=H_2O+N2の分岐が火炎伝播を正に促進し、NH_2+O=HNO+Hは火炎伝播を抑制することを明らかにした。反応H+O2(+M)=HO2(+M)、NH3=H+NH2、HNO=H+NOおよびNH_2+HO2=NH_3+O2は高圧下で高感度を示した。HNOおよびN_iHiの反応は希薄燃焼時に感度係数が高かった。H_2NOは高圧低温時の着火遅延時間に影響を与える重要な中間種である。アンモニア燃焼条件の最適化により、重要な反応経路および反応動力学を調整してアンモニア燃焼特性を改善できる。

反応動力学機構;アンモニア燃焼特性;層流火炎伝播速度;着火遅延時間