1996 Fiscal Year Annual Research Report

メタンハイドレートの資源開発技術に関する研究

Research Project

Project/Area Number	07555322
Research Institution	HOKKAIDO UNIVERSITY
Principal Investigator	前晋爾北海道大学, 工学部, 教授 (80022672)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	内田努北海道工業技術研究所, 研究技官郷原一寿北海道大学, 工学部, 助教授 (40153746) 本堂武夫北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60109494)
Keywords	ハイドレート / メタン / 氷 / マイクロ波 / 分子動力学
Research Abstract	本研究の目的は、将来のエネルギー資源として有望視されているメタンハイドレートの資源利用のため、その物理化学的性質を明らかにすることである。特に、結晶内部のメタン分子の抽象を捕らえ、メタンハイドレートの生成、解離機構を明らかにするため、X線回析、ラマン散乱による実験および分子動力学シミュレーションを行なった。また、メタンハイドレートの特性を理解する上で重要である炭酸ガスハイドレート、空気ハイドレートの研究も行なった。本研究で得られた成果は、次の通りである。 (1)人工メタンハイドレートの結晶構造解析を、X線粉末回析法で測定した。測定して得られた回析線強度は、計算で求めたI型ハイドレートの回析線の相対強度(エチレンオキサイドハイドレード単位胞長は、a=11.96±0.1 4Åと求められた。この結果、測定した人工メタンハイドレードはI型結晶であることが確認された。メタンハイドレード中の水和数を非破壊で測定するため、人工メタンハイドレード試料について、ラマン分光測定を行った。各ゲージへの占有率を熱力学的モデルを用いて見積もったところ、水和数は6.08〜6.28となった。質量測定で得られた見かけの水和数の変化に比べて、見積もられた水和数の変化が小さいことから、この変化の差は試料中のハイドレート含有率として表わされることが示された。また、炭酸ガスハイドレートの生成過程をラマン分光法を用いて観察し、水溶液中で結晶が成長していく際に炭酸ガスの周囲の水分子の構造が変化していく様子を捕らえることができた。メタンハイドレート結晶中のメタン分子の運動を明らかにするため、分子動力シミュレーションを行った。メタン分子の振動スペクトルを計算した結果、液体の状態よりもより速い回転・伸縮振動が起こっていることが明らかになった。また原子の軌跡より、ケージ内でメタン分子は周りからの束縛をほとんど受けずも回転運動をしていることがわかった。炭酸ガスハイドレートについては、結晶中にある大きさの異なる2種類のケージ内でのゲスト分子の運動状態を調べた。振動スペクトルの計算から、小さなケージ内では二酸化炭素の分子内伸縮振動数を高く、周囲の水分子からの束縛を受けた運動状態にあることが明らかになった。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] T. Uchida: "Physical data of CO_2 hydrate" Direct ocean disposal of carbon diaxide. 45-61 (1995)
[Publications] S. Fujita: "Causes and natures of ice-sheet radio-echo internal reflections estimated from the dielectric properties of ice" Ann. Glaciology. 20. 80-86 (1995)
[Publications] T. Uchida: "Effects of temperature and pressure on the transformation rate from air bubbles to air-hydrate crystals in ice sheets." Ann. alaciology. 20. 143-147 (1995)
[Publications] T. Uchida: "Refractive index measurements of natural air-hidrate crystals in Antarctic in Antarctic ice sheet." Applied Optics. 34(25). 5746-5749 (1995)
[Publications] T. Uchida: "Measyrements on guest-host molecular density ratio of CO_2 and CH_4 hydrates by Raman spectroscopy." Proc. of 2nd Int. Conf. on Natural Gas Hydrates. 335-339 (1996)
[Publications] 内田努: "人工メタンハイドレートのラマン分光測定" 地質学雑誌. 102(11). 983-988 (1996)

1996 Fiscal Year Annual Research Report

メタンハイドレートの資源開発技術に関する研究

Principal Investigator

前 晋爾 北海道大学, 工学部, 教授 (80022672)

Research Products

[Publications] T. Uchida: "Physical data of CO_2 hydrate" Direct ocean disposal of carbon diaxide. 45-61 (1995)

[Publications] S. Fujita: "Causes and natures of ice-sheet radio-echo internal reflections estimated from the dielectric properties of ice" Ann. Glaciology. 20. 80-86 (1995)

[Publications] T. Uchida: "Effects of temperature and pressure on the transformation rate from air bubbles to air-hydrate crystals in ice sheets." Ann. alaciology. 20. 143-147 (1995)

[Publications] T. Uchida: "Refractive index measurements of natural air-hidrate crystals in Antarctic in Antarctic ice sheet." Applied Optics. 34(25). 5746-5749 (1995)

[Publications] T. Uchida: "Measyrements on guest-host molecular density ratio of CO_2 and CH_4 hydrates by Raman spectroscopy." Proc. of 2nd Int. Conf. on Natural Gas Hydrates. 335-339 (1996)

[Publications] 内田努: "人工メタンハイドレートのラマン分光測定" 地質学雑誌. 102(11). 983-988 (1996)

前晋爾北海道大学, 工学部, 教授 (80022672)