2004 Fiscal Year Annual Research Report
メタンハイドレートの圧力誘起構造変化とその超高圧資源貯蔵技術への応用
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14550871
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
八木 寿子 (平井 寿子) 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 講師 (60218758)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 佳孝 産業技術総合研究所, エネルギー利用研究グループ, 主任研究員
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| Keywords | メタンハイドレート / 高圧構造 / filled ice構造 / ダイヤモンドアンビルセル / 分子振動状態 / 高圧安定性 |
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| Research Abstract |
メタンハイドレートは、全世界の海洋底や極北の永久凍土地帯に分布している。日本近海にも100年分の化石燃料に相当する量の埋蔵が推定されており、昨年実際に試掘も行われ、メタンハイドレートの実際的な利用技術の開発が緊急の課題となっている。このような採掘・貯蔵技術開発には、メタンハイドレートの高圧下における挙動、特に、生成から高圧分解、また、その間の水和数変化、構造変化などの基礎的な知見が不可欠である。本研究では、メタンハイドレートに関する基礎物性データを得るため、ダイヤモンドアンビルセルを用い、超高圧下の挙動をX線回折、ラマン分光、及び、光学顕微鏡によるその場観察によって明らかにすることを目的としている。昨年度までの研究では、メタンハイドレートの10万気圧から80万気圧までの高圧実験を行い、メタンハイドレートの高圧相であるfilled ice構造(斜方晶系)は少なくとも50万気圧まで保たれ、それ以上の圧力で状態変化することが明らかとなった。観察された状態変化は水素結合の対称化に誘起される構造上の変化と推察された。本年度の研究では、この高圧領域での安定性を保証している原因が何であるかを追求するため、ゲストであるメタン分子やフレームワークを形成する水分子の振動状態を調べるとともに、高温実験を行った。その結果、構造内に閉じ込められたメタン分子間およびメタン分子と水分子の間に顕著な引力相互作用が発生し、それが高圧になるとともに、強化されていくことが示された。これらの知見を基に、メタンハイドレートの新しい貯蔵技術の開発を検討した。
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