Promotion of hydrogen generation during low temperature serpentinization

促进低温蛇纹石化过程中氢气的产生

基本信息

批准号：
22K18325
负责人：
大竹翼
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

これまでの研究で比較的高濃度の水素が生成することが分かっている北海道幌満産のハルツバージャイト試料から均質な粉末試料を用意するため、入手した拳大の岩石試料数十個のXRD分析、強熱減量分析を行い、蛇紋岩化の程度の低い岩石試料のみを荒砕きし、フロースルー実験のためのストック試料とした。バッチ式実験を10回程度繰り返した結果から、このストック試料から平均55 μmol/kgの水素が安定して生成することが確認できた。また、フロースルー装置については研究室の既存のものに水素捕集のための装置を取り付け、上記のストック試料を用いて実験を試みた。その結果、バッチ式実験の約８倍の水素を捕集することに成功した。溶液組成の分析や地球化学モデリングの結果からは、フロースルー系では溶液が常時供給されることにより溶液のpHが低く維持され、かんらん石の溶解が促進されているためと考えられる。このことから、当初予測した閉鎖系であるバッチ式と比較して開放系であるフロースルー式の水素生成装置のメリットを実証することができた。しかしながら、モデリングによる予測結果と比較すると実験による水素生成量は1/10程度であった。この原因として、フロースルー装置に水素が留まっているか、リークしている可能性が考えられる他に、水素生成のメカニズムに関わるかんらん石から溶解した鉄の酸化効率が適切に予測できていない可能性が考えられる。またその他の溶液組成では溶存Ca濃度がモデルと実験で乖離がみられ、Caを含む輝石の溶解や水素生成に与える影響を適切に評価できていない可能性がある。

为了从北海道霍罗马的方辉锰矿样品中制备出均匀的粉末样品，在之前的研究中发现该样品会产生相对较高浓度的氢，我们对获得的数十个拳头大小的岩石样品进行了 XRD 分析和烧失量分析。进行了这些实验，并且仅将蛇纹石化程度较低的岩石样品破碎并用作流通实验的储备样品。根据重复约10次批量实验的结果，确认从该储备样品稳定地产生平均55μmol/kg的氢气。另外，对于流通装置，我们在实验室现有的装置上安装了氢捕获装置，并尝试使用上述库存样品进行实验。结果，我们成功捕获了大约是间歇式实验八倍的氢气。根据溶液成分分析和地球化学模拟结果，认为这是因为在流通系统中，由于溶液的持续供应，溶液的pH值保持在较低水平，促进了橄榄石的溶解。由此，我们能够证明开放系统、流通式氢气发生器与最初预测的封闭系统、间歇式相比的优势。然而，与模型预测的结果相比，实验中产生的氢气量约为1/10。造成这种情况的可能原因包括氢气残留在流通装置中或泄漏，以及未能正确预测参与氢气产生机制的从橄榄石中溶解的铁的氧化效率的可能性。此外，对于其他溶液组成，溶解Ca浓度的模型与实验之间存在差异，可能无法正确评估对含Ca辉石溶解和氢气产生的影响。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

低温蛇紋岩化反応における水素生成再現のための地球化学モデリング

重现低温蛇纹石化反应中氢气产生的地球化学模型

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
菅原あすか;東野駿太;大竹翼;大友陽子;佐藤努
通讯作者：
佐藤努

インドネシアとミャンマーのラテライト鉱床におけるNiの化学形態の比較

印度尼西亚和缅甸红土矿床镍化学形态比较

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
大門嵩泰;大竹翼，実松建造，高橋嘉夫，佐藤努
通讯作者：
大竹翼，実松建造，高橋嘉夫，佐藤努

Low-Temperature Hydrothermal Synthesis of Chromian Spinel from Fe-Cr Hydroxides Using a Flow-Through Reactor

使用流通式反应器由 Fe-Cr 氢氧化物低温水热合成铬尖晶石

DOI：
10.3390/min12091110
发表时间：
2022
期刊：
Minerals
影响因子：
2.5
作者：
Ohtomo Yoko;Yang Jeehyun;Nishikata Miu;Kawamoto Daisuke;Kimura Yuki;Otake Tsubasa;Sato Tsutomu
通讯作者：
Sato Tsutomu

海底熱水鉱床鉱石に含まれる易溶性鉱物：Hakureiサイトとごんどうサイトの比較

海底热液矿石中含有的易溶矿物质：博丽遗址和贡多遗址的比较