| Project/Area Number |
22K18325
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
Otake Tsubasa 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80544105)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
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| Keywords | 蛇紋岩化 / 天然水素 / 超苦鉄質岩 / フロースルー / 流体包有物 / 蛇紋岩化反応 / ハルツバージャイト / アルミニウムイオン / ハロイサイト / STEM / 水素 / 開放系 / pH / 二次鉱物 / かんらん石 / 準安定相 / 触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
地球表層環境では, 低温蛇紋岩化反応により水素が温泉水ともに湧出していることが確認されているが, その反応メカニズムは分かっておらず, 工学的な応用には至っていない. 本研究課題では, 低温蛇紋岩化反応における水素生成促進メカニズムを明らかにし，室内実験において水素生成量を増大させることを研究の目的とする. そのために, バッチ式およびフロースルー式の実験を行い, 水素生成量を最大化するための条件を導き出す. さらに, 地球化学モデルを構築し, 更なる水素生成量増大に向けて理論的な予測を行う. 本研究の成果は資源探査学, 生命の起源など様々な学術分野に大きなインパクトを与えることができる.
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| Outline of Final Research Achievements |
Harzburgite from Horoman, Hokkaido, showed a high amount of hydrogen generated during low temperature serpentinization in our previous study. Fluid inclusions in olivine in the sample analyzed by Raman spectroscopy were composed from methane, which excludes the possibility that hydrogen was derived from fluid inclusions. Therefore, hydrogen was likely generated by the oxidation of Fe released from the primary minerals. The effect of dissolved ions (e.g., Ca, Mg, Al, Si) on hydrogen generation was examined using the same harzburgite. The amount of generated hydrogen increased with addition of all the ions except for Ca ion. The positive effect of Al contradicts to that of previous studies conducted at higher temperatures. Furthermore, the result of flow-through experiment showed that the amount of generated hydrogen increased by 9 times compared with the batch experiment by promoting the dissolution of the primary minerals at higher water/rock ratios.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
蛇紋岩由来の天然水素は近年注目を集めているエネルギー資源である。今回の分析から低温蛇紋岩化で発生している水素は流体包有物由来ではないことが明らかとなり、これらの岩石の地下での高い水素生成ポテンシャルを示すものである。また、今回Alイオンの添加やフロースルー実験などで水素生成量が増大することを示した。まだ実用化できる段階ではないが、地下での水素の増進回収に向けて重要な要因や影響因子を明らかにすることができた。
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