Structure and phase transition of clathrate compounds composed of water molecule

• Project/Area Number: 26410032
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Takeya Satoshi 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物質計測標準研究部門, 主任研究員 (40357421)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): Ohmura Ryo 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (70356666) ; Fujihisa hiroshi 産業技術総合研究所, 物質計測標準研究部門, 主任研究員 (90357913)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: クラスレートハイドレート / ガスハイドレート / ホスト－ゲスト / 包接化合物 / 結晶構造 / 位相コントラスト / X線イメージング / 包接化学 / 位相コントラストX線イメージング / 密度解析

Outline of Final Research Achievements

Gas hydrates were analyzed by different size scale using a phase contrast imaging method in macroscopic texture analysis and using a powder X-ray diffraction method in a crystal structure analysis. Validity of these observation methods to analyze the temperature dependency and the structural stability of gas hydrates were shown.

Research Products

• [Journal Article] Disorder of Hydrofluorocarbon Molecules Entrapped in the Water Cages of Structure I Clathrate Hydrate (2016)
  • Author(s): Satoshi Takeya, Konstantin A. Udachin, Igor L. Moudrakovski, Ryo Ohmura, and John A. Ripmeester
  • Journal Title: Chemistry A European Journal Volume: 22 Issue: 22 Pages: 7567-7573
  • DOI: 10.1002/chem.201600122
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phase Transition of a Structure II Cubic Clathrate Hydrate to a Tetragonal Form (2016)
  • Author(s): Satoshi Takeya, Hiroshi Fujihisa, Hiroshi Yamawaki, Yoshito Gotoh, Ryo Ohmura, Saman Alavi, and John A. Ripmeester
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 55 Issue: 32 Pages: 9287-9291
  • DOI: 10.1002/anie.201602733
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Observation of the growth process of icy materials in interparticle spaces: phase-contrast X-ray imaging of clathrate hydrate (2015)
  • Author(s): Satoshi Takeya, Yoshito Gotoh, Akio Yoneyama, Kazuyuki Hyodo, and Tohoru Takeda
  • Journal Title: Canadian Journal of Chemistry Volume: 93 Issue: 9 Pages: 983-987
  • DOI: 10.1139/cjc-2014-0544
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nondestructive imaging of THF Clathrate Hydrate Grown at Interparticle Space (2014)
  • Author(s): Satoshi Takeya, Yoshito Gotoh, Akio Yoneyama, Kazuhiro Ueda, Kazuyuki Hyodo, and Tohoru Takeda
  • Journal Title: Proceedings of the 8th International Conference on Gas Hydrates (ICGH8-2014) Volume: T1 Pages: 196-196
  • Acknowledgement Compliant
• [Presentation] メタン・プロパノール混合ハイドレートのX線結晶構造解析 (2016)
  • Author(s): 竹谷敏
  • Organizer: 平成28年度低温科学研究所・氷科学研究会共同研究集会「氷、水、クラスレートの物理化学に関する研究集会」
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-12-05
• [Presentation] クラスレートハイドレートにおけるガス貯蔵性の実験的研究 (2016)
  • Author(s): 竹谷敏
  • Organizer: ポスト京重点課題⑤「エネルギーの高効率な創出，変換・貯蔵，利用の新規基盤技術の開発」 第１回連携推進ワークショップ：触媒元素戦略研究との連携を求めて
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2016-11-29
  • Invited
• [Presentation] シクロペンタンおよびテトラヒドロフランハイドレート結晶における骨格構造の比較 (2016)
  • Author(s): 竹谷敏, 大村亮
  • Organizer: 雪氷研究大会（2016・名古屋）
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2016-09-29
• [Presentation] Imaging and Density Estimation of Icy Materials under temperature-controlled conditions using Phase Contrast X-ray Computed Tomography (2016)
  • Author(s): Satoshi Takeya, Akio Yoneyama, Kazuyuki Hyodo, Tohoru Takeda
  • Organizer: XTOP 2016; 13th Biennial Conference on High-Resolution X-Ray Diffraction and Imaging
  • Place of Presentation: ブルノ（チェコ共和国）
  • Year and Date: 2016-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シリカビーズ細孔中のTHFハイドレートの非破壊観察に向けた試み (2016)
  • Author(s): 竹谷敏, 村岡道弘, 山本佳孝, 米山明男, 兵藤一行, 武田徹
  • Organizer: 第２５回日本エネルギー学会大会
  • Place of Presentation: 工学院大学（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2016-08-09
• [Presentation] X線位相イメージングの低温・高温環境計測への応用 (2016)
  • Author(s): 竹谷敏
  • Organizer: PF研究会「放射光のオンリーワン計測と産業利用」
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構
  • Year and Date: 2016-01-20
  • Invited
• [Presentation] クラスレートハイドレートによるガス貯蔵と性能評価 (2015)
  • Author(s): 竹谷敏
  • Organizer: 化学工学会第47回秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道大学・工学部
  • Year and Date: 2015-09-11
  • Invited
• [Presentation] sI構造HFCハイドレートのケージ占有性 (2015)
  • Author(s): 竹谷敏
  • Organizer: 平成27年度 低温科学研究所・氷科学研究会共同研究集会「H2Oを科学する・2015」
  • Place of Presentation: 北海道大学・低温科学研究所
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] Visualization of Gas Hydrates Coexisting with Water or Ice by Phase-contrast X-ray CT (2015)
  • Author(s): Satoshi Takeya
  • Organizer: The Third International Symposium on “Application of Nano-geosciences in Petroleum Engineering (NanoGeoscience 2015)
  • Place of Presentation: 京都キャンパスプラザ
  • Year and Date: 2015-09-05
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Distribution of guest molecules within clathrate hydrate cages determined by powder X-ray diffraction method (2015)
  • Author(s): Satoshi Takeya
  • Organizer: Telluride Science Research Center – Summer 2015 “Clathrate Hydrates Fundamentals: Birding Molecular Structures to Macroscopic Properties and Behavior”
  • Place of Presentation: Telluride Elementary School
  • Year and Date: 2015-07-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X線イメージング法による細孔内クラスレートハイドレートの可視化 (2015)
  • Author(s): 竹谷敏
  • Organizer: 平成26年度低温科学研究所・氷科学研究会の共同研究集会「H2Oを科学する・2014」
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2015-01-14
• [Presentation] フランを包接するクラスレートハイドレートの格子定数とその温度依存性 (2014)
  • Author(s): 竹谷敏，橋本俊輔，藤久裕司，後藤義人
  • Organizer: 雪氷研究大会（2014・八戸）
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
  • Year and Date: 2014-09-20
• [Presentation] Nondestructive imaging of THF Clathrate Hydrate Grown at Interparticle Space (2014)
  • Author(s): Satoshi Takeya, Yoshito Gotoh, Akio Yoneyama, Kazuhiro Ueda, Kazuyuki Hyodo, and Tohoru Takeda
  • Organizer: The 8th International Conference on Gas Hydrates (ICGH8)
  • Place of Presentation: 北京，中国国立会議場
  • Year and Date: 2014-08-01
• [Presentation] 高圧条件下でのクラスレートハイドレートの非破壊観察に向けた試み (2014)
  • Author(s): 竹谷敏, 室町実大，後藤義人，米山明男，兵藤一行，武田徹
  • Organizer: 第23回日本エネルギー学会大会
  • Place of Presentation: 九州大学・箱崎キャンパス
  • Year and Date: 2014-07-19