化学量論対流モデル（かがくりりょうろんたいりゅうもでる）

最終更新：2026/4/24

化学量論対流モデルは、化学反応速度を拡散律速として扱い、反応物質の濃度分布を化学量論に基づいて解析するモデルである。

別名・同義語拡散律速モデル反応拡散モデル

ポイント

このモデルは、反応物質の供給速度が反応速度を律する状況を記述するのに用いられ、触媒反応や多孔質媒体中の反応などを理解する上で重要である。

化学量論対流モデルの概要

化学量論対流モデルは、化学反応が拡散によって律速される場合に適用される数学モデルです。このモデルでは、反応物質の輸送と反応が同時に起こる状況を、拡散方程式と化学反応速度式を組み合わせることで記述します。特に、多孔質触媒や膜反応器など、反応物質の拡散が重要な役割を果たす系において有効です。

化学量論対流モデルの基本的な考え方は、反応物質の濃度勾配が反応速度を決定するということです。反応物質が触媒表面などの反応場に拡散してくる速度が、反応速度よりも遅い場合、反応速度は拡散速度によって制限されます。この拡散速度は、フィックの法則に従い、濃度勾配と拡散係数によって決定されます。

化学量論対流モデルは、通常、以下の拡散方程式で表されます。

D_i(∂C_i/∂x) = -r_i

ここで、D_iは成分iの拡散係数、C_iは成分iの濃度、xは空間座標、r_iは成分iの反応速度です。反応速度r_iは、化学量論に基づいて濃度C_iの関数として表されます。