1. 諸言
窒素固定とは，大気中の不活性な窒素を，利用可能な反応性窒素へ変換するプロセスであり，窒素肥料製造において基盤となる段階である．現代の窒素固定法の主流であるハーバーボッシュ法は，20世紀初頭に開発され，化学肥料生産により，食糧供給に大きく貢献した．その一方で，近年では原料製造過程でのCO2の大規模排出による環境負荷が問題視されている．
このような問題解決のため，熱プラズマを用いた窒素固定法が提案されている．この手法は窒素固定にCO2排出をしないため環境負荷が小さい．また，プラズマ固定窒素が植物の成長促進において，従来の化学肥料より優れるという報告もある．しかし，低いエネルギー効率が課題であり，普及の妨げとなっている．
本研究では，熱プラズマによる窒素固定法のエネルギー効率向上を目的とした．

2．実験方法
本研究で使用した実験装置は，DC定電流電源装置，水冷管，プラズマトーチから構成される．電極は銅製であり，電極間に直流電圧を印加し，アーク放電を発生させた．空気が放電領域へ供給されると，窒素・酸素分子は速やかに解離され，その後の急冷過程により，NOおよびNO2が生成される．以後これらをNOxと呼称する．
実験はプラズマ処理空気をビニール袋に溜め，検知管を用いて分析を行った． 実験は大気圧下で行われ，アーク電流6~9.5 A，Air流量5~15 L/min，電極間距離2~16 mm，陽極ノズル径1.8~3.0 mmと変化させNOx生成に及ぼす影響を評価した．
気体の定量分析は検知管を用いて行い， NOx生成速度(Production rate, PR)，投入電力をPRで割った値で定義されるエネルギー消費量(Energy consumption, EC)，単位質量あたりの空気に対する投入電力(Specific energy input, SEI)を算出し，各種パラメータについて評価した．

3．実験結果および考察
流量変化の代表として，陽極ノズル径3.0 mm ，定電流6 Aにおいて，空気流量の増加に伴い，NOx濃度は減少する傾向が得られ，PRは増加する傾向が得られた．これは，単位時間当たりに処理される空気量が増加したことでNOx生成量が増加したことを示している．
また，空気流量の増加とともにSEIおよびECは減少する傾向が得られた．以上より，流量の増加に伴うSEIの減少とともにNOx濃度は減少する一方，PRは増加するため，ECは改善されることを示している．

4．結言 空気流量の増加によりPRは増加し，投入電力の低下によりECは低減され，昨年度の値6.10 MJ/mol-Nから改善が見られた．今後は更なるEC低減を目指し，アークの安定化や，運転条件の最適化を図る．