高圧下のハイドレートにおけるCH_4とCO_2ゲスト分子の交換反応

高压下水合物中CH_4与CO_2客体分子的交换反应

• 批准号: 07650915
• 负责人: 横山 千昭
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650915/
• 关键词: ハイドレート; メタン; 二酸化炭素; 高圧

近年,非在来型天然ガスの一種である深海堆積物中のメタンハイドレートが,新しいエネルギー資源として注目されている。また,地球温暖化ガスである二酸化炭素の隔離法として深海底に二酸化炭素ハイドレートとして固定する方法が検討されている。本研究では,深海底条件と等しい低温高圧下において生成させたメタンハイドレート中に二酸化炭素を圧入し,ハイドレート中のゲスト分子であるメタンを二酸化炭素に置換する反応の最適条件および速度を測定することを目的とした。はじめに,光学窓付き高圧セル,蒸気循環ポンプならびに高圧セル内のハイドレート生成・分解の観測用CCDカメラシステムなどから構成される実験装置を作成した。次に,二酸化炭素+水混合系におけるハイドレート生成条件を確認する実験を行った。この系についてはハイドレートを含む相平衡関係の実験データが豊富であるため,これらの文献情報に基づいて実験条件を設定した。その結果,磁気循環ポンプで二酸化炭素を循環させ気液混合を促進させることがハイドレート生成に必要であることが分かった。また,高圧セル内の気液界面近傍での温度測定よりハイドレート生成時の発熱現象を観測できた。ハイドレート生成における反応熱の測定はハイドレート内のゲスト分子交換反応の推進力を見積る上で非常に重要である。また,ハイドレート生成の経時変化を追跡したところ,最初に気液界面で,次に二酸化炭素リッチな液相,最後に水リッチな液相の順番にハイドレートが生成することが分かった。ハイドレート生成は,ハイドレート内部での水と二酸化炭素の拡散速度に依存すると思われるので,現在はハイドレート中での拡散速度の測定およびハイドレート生成条件下における溶液の粘度測定用の測定装置を製作中である。

近年来，深海沉积物中的甲烷水合物是一种非惯性天然气，一直吸引着作为一种新的能源。此外，正在研究一种隔离二氧化碳的方法，正在研究中，以修复深海地板中的二氧化碳水合物。这项研究旨在测量将二氧化碳注入低温和高压等于深海底条件下产生的二氧化碳的最佳条件和反应速率，并用二氧化碳中的水合物中的客人分子代替甲烷。首先，创建了一个由具有光学窗口的高压电池组成的实验设备，蒸汽循环泵和CCD摄像头系统，可在高压电池内观察水合物的产生和分解。接下来，进行了一个实验，以确认二氧化碳加水混合系统中的水合物形成条件。对于该系统，有关包括水合物在内的相平衡关系的实验数据很丰富，因此根据这些文献信息设置了实验条件。结果，发现有必要用磁性循环泵循环二氧化碳，以促进气体液体混合。此外，可以观察到高压电池中气体液体界面附近的温度测量值会产生热量。水合形成中反应热的测量对于估计水合物中客体分子交换反应的驱动力极为重要。此外，当我们跟踪随着时间的流逝的水合物形成的变化时，发现水合物是在气液界面上首先生产的，然后是富含二氧化碳的液相，最后是富含水的液相。由于水合物的产生似乎取决于水合物内的水和二氧化碳的扩散速率，因此我们目前正在努力测量水合物中的扩散速率以及测量水合形成条件下溶液的粘度。