2018 Fiscal Year Annual Research Report
クラスレート水和物の相平衡条件の分子論的予測手法の開発
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15H02222
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
泰岡 顕治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40306874)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | クラスレート水和物 / 分子動力学 / モンテカルロシミュレーション / 相平衡 / 占有率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
クラスレート水和物は，水分子が作るかご状の構造の中にメタン等のゲスト分子が内包されてできている結晶であり，天然ガス の輸送，蓄熱，冷凍サイクルなど様々な熱工学分野での応用が期待されている.クラスレート水和物の相平衡条件はゲスト分子の種類によって大きく異なることが知られており，これらの応用においてはクラ スレート水和物/ゲスト分子/水の熱力学的な相平衡条件を知ることが重要となる.これまで工学的利用のために，様々なゲスト分子について相平衡条件の取得実験が継続的に進められてきた.しかしながら，これらの研究には多くの時間とコストがかかってきた.本研究では，分子シミュレーションを用いて分子論的に相平衡条件を取得する手法を確立し，より簡便に相平衡条件を予測する方法を開発する.
本年度は以下の2つのシミュレーションをそれぞれ行った. (1)平成30年度までは，クラスレート水和物/水/メタンの系において相平衡条件 を決定するためのNVT(粒子 数,体積,温度)一定の系の分子動力学シミュレーションを行った.平成30年度までの計算で，カット オフの問題が明らかになったので，大規模でカットオフ長を長くした場合の計算を行い，相平衡条件におけるカットオフの影響について検討した．(2)クラスレート水和物の中に充填されるゲスト分子の割合を計算するための，ギブスアンサンブルモンテカルロシミュレーションを行った．平成30年度までは，メタン単体，メタン/エタンの混合系，水素水和物について充填率を計算した.平成30年度は，これらの結果を公刊論文として執筆するとともに，ギブスアンサンブルモンテカルロシミュレーションにより充填率のみでなく，相平衡条件を予測する方法を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた２種類のシミュレーション方法を用いて計算を行い，計画にある目標の計算を行うことができている．具体的には分子動力学シミュレーションを用いて水・クラスレート水和物・ゲスト分子の三相平衡条件の計算を行うことができている．また，ギブスアンサンブルモンテカルロシミュレーションを用いて占有率の計算を行うことができている．さらに発展的にギブスアンサンブルを用いて相平衡条件を求める方法を検討している点は進んでいる点である．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度が最終年になるため，方法を確立することを目指して行く．
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