Investigation of the exchange behavior between clathrate phase and gas phase hydrocarbon molecule on artificial gas hydrate

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K06981
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 坂上 寛敏 北見工業大学, 工学部, 助教 (70271757)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: メタンハイドレート / ガスハイドレート / 炭素安定同位体比 / 水素安定同位体比 / 比表面積 / ガス交換

Outline of Annual Research Achievements

天然に存在するガスハイドレートの産状と起源を解明する上で，ガスハイドレートに包接されている炭化水素ガスの組成・同位体組成分析は重要な情報を提供する。ガスハイドレートの結晶成長は相変化であり，安定同位体分別の存在が予想される。しかしながら，炭化水素を含むガスハイドレートの生成に伴うゲスト分子の安定同位体分別に関する研究報告例は極めて少ない。本研究は，種々の温度および圧力条件下において人工ガスハイドレート生成を行い，相変化が包接炭化水素分子の水素および炭素同位体組成に及ぼす影響を調べると共に，包接分子と気相分子の交換に及ぼす表面積の影響を調べることに重点を置いている。
令和元年度も引き続き，単一成分で特にメタンを用いた系について，下記の項目について実験を行い，データの蓄積を行った。
・包接分子と気相分子の間のガス交換速度の測定について，人工的にガスハイドレートを生成し，気相を別の安定同位体組成のものにそっくり入れ替えることにより，包接分子と気相分子の交換過程の時間変化について検討した。比較的短期間で包接と気相と相の間のメタンが交換していることが明らかとなった。また，人工メタンハイドレート生成後から交換を行うまでの静置時間と共に交換速度が変化している傾向が見られた。
・氷/ガスハイドレート多孔質体の比表面積測定技術の改良について，連携研究者の八久保晶弘氏（北見工業大学工学部）の協力により，ガス吸着法による比表面積測定技術をガスハイドレート多孔質体に応用し，上記のガス交換速度測定の実験のルーチン測定に組み込み，メタンハイドレート多孔質体の比表面積測定を合わせて行いデータの蓄積を行った。