天然ガスハイドレート潜熱のガス組成依存性

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19740323
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 八久保 晶弘 Kitami Institute of Technology, 工学部, 准教授 (50312450)
• Keywords: ガスハイドレート / 潜熱 / 比熱 / メタン / エタン

Research Abstract

水底(海底・湖底)表層堆積物中に存在する天然ガスハイドレートは、いわゆる深層型(水底下数100m)に対して熱力学的に安定な温度圧力環境下にある。これらを解離温度まで上げるために必要な比熱、ならびに解離させるのに必要な解離熱(潜熱)を求めることを目的として、当該年度では混合ガス系(メタン・エタン)の解離熱測定をさらに精度良く行なうと同時に、水底環境下における比熱測定を試みた。昨年度には、ロシア・バイカル湖の湖底堆積物中で発見されたメタン・エタンを主成分とする混合ガスハイドレートに焦点を当て、解離熱のガス組成依存性が求められた。エタンの割合とともにサンプル1mol当たりの解離熱は増加すること、また測定値は純粋なメタンおよびエタンハイドレートの解離熱文献値の中間をとることが明らかにされた(混合ガスハイドレートの解離熱が求められたのは本研究が最初である)。しかしながら、メタン・エタン混合ガス系ではガス組成によって結晶構造が変化し、解離熱についてもガス組成に対する不連続性の存在が予想された。当該年度ではサンプル生成法を改良することで、サンプルのガス組成不均一性を小さくすることに成功した。これらの工夫の結果、メタン・エタン混合ガスハイドレート解離熱のガス組成依存性が精度良く求められたが、結晶構造の違いによる解離熱の極端な変化は見られなかった。また、ガスハイドレート単位重量当たりの解離熱についても求められ、これらの混合ガスハイドレートは解離熱が数%〜10数%程度大きくなることが示された。一方、純粋なメタン・エタンハイドレートを熱量計内部で人工的に生成し、-10℃〜+10℃程度までの温度範囲におけるモル比熱が定量的に求められたが、混合ガス系については今後の課題である。上記の成果については現在も複数の学術雑誌に投稿中である。結論として、本研究は水底下に存在する天然ガスハイドレートの生成・維持・解離過程を熱力学的観点から解明していくための基礎情報を得たと言える。

Research Products

• [Journal Article] Natural gas hydrates with locally different cage occupancies and hydration numbers in Lake Baikal (2009)
  • Author(s): Kida, M., A.Hachikllbo, H.Sakagami, H.Minami, A.Krylov, S.Yamashita, N.Takahashi, H. Shoji,O.Khlystov, J.Poort and H.Narita
  • Journal Title: Geochemistry Geophysics Geosystems 34 Pages: doi : 10. 1029/2009GC002473
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] オホーツク海天然ガスハイドレートの同位体組成とその結晶特性 (2008)
  • Author(s): 八久保晶弘, 坂上寛敏, 南尚嗣, 布川裕, 庄子仁, T.Matveeva, Y.K. Jin and A. Obzhirov
  • Journal Title: 地学雑誌 118 Pages: 207-221
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] オホーツク海のメタンハイドレート含有層における間隙水の地球化学 (2008)
  • Author(s): 南尚嗣, A.Krylov, 坂上寛敏, 八久保晶弘, 百武欣二, 戸丸仁, 木田真人, 高橋信夫, 庄子仁, T.Matveeva, Y.K. Jin, A. Obzhirov and J. Poort
  • Journal Title: 地学雑誌 118 Pages: 194-206
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] オホーツク海のメタンハイドレートとプルーム (2008)
  • Author(s): 庄子仁, Y.K. Jin, A. Obzhirov, A. Salomatin, B. Baranov, V. Gladysh, 八久保晶弘, 南尚嗣, 山下聡, 高橋信夫
  • Journal Title: 地学雑誌 118 Pages: 175-193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dissociation and specific heats of gas hydrate under submarine and sublacustrine environments (2008)
  • Author(s): Nakagawa, R., A. Hachikubo and H. Shoji
  • Journal Title: Proceedings of the 6th International Confe rence on Gas Hydrates, Jul. 6-10, 2008, Vancouver, Canada Pages: http://hdl.handle.net/2429/2695
• [Journal Article] Dissociation heat of mixed-gas hydrate composed of methane and ethane (2008)
  • Author(s): Hachikubo, A., R. Nakagaw a, D. Kubota, H. Sakagami, N. Takahashi and H. Shoji
  • Journal Title: Proceedings ,of the 6th International Conf rence on Gas Hydrates, Jul. 6-10, 2008, ancouver, Canada Pages: http://hdl.handle.net/2429/2694
• [Journal Article] Isotopic fractionation of guest gas at the formation of methane and ethane hydrates (2008)
  • Author(s): Hachikubo, A., T. Ozeki, T. Kosaka, M. Kida, H. Sakagami, H. Minami, A. Krylov, Y. Nunokawa, N. Takahashi and H. Shoji
  • Journal Title: Proceedings of the 6th International Confe rence on Gas Hydrates, Jul. 6-10, 2008, Vancouver, Canada Pages: http://hdl.handle.net/2429/2693
• [Journal Article] Formation process of structure I and II gas hydrates discovered in Kukuy, Lake Baikal (2008)
  • Author(s): Hachikubo, A., M.Kida, A. Krylov, H. Sakagami, H. Minami, Y. Nunokawa, S.Yamashita, N. Takahashi, H. Shoji, O. Khlystov, T .Zemskaya, G. Kalmychkov and J. Poort
  • Journal Title: Proceedings of the 6th International Confe rence on Gas Hydrates, Jul. 6-10, 2008, Vancouver, Canada Pages: http://hdl.handle.net/2429/2692
• [Presentation] ガス安定同位体比からみた表層型天然ガスハイドレートのガス起源と生成過程 (2009)
  • Author(s): 八久保 晶弘
  • Organizer: 第5回メタンハイドレート研究フォーラム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20090100
• [Presentation] オホーツク海・バイカル湖天然ガスハイドレートの水和数 (2008)
  • Author(s): 八久保 晶弘, 入木 秀章, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 庄子 仁, Y. K. Jin, A. Obzhirov, O. Khlystov
  • Organizer: 第31回極域気水圏シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20081200
• [Presentation] バイカル湖天然ガスハイドレート中のエタン同位体比の地域特性について (2008)
  • Author(s): 齋藤 幸寛, 八久保 晶弘, 小坂 知子, 小関 貴弘, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 布川 裕, 庄子 仁, O. Khlystov, G. Kalmychkov
  • Organizer: 日本雪氷学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20080900
• [Presentation] メタン・エタン混合ガスハイドレート解離時における解離ガス組成の経時変化 (2008)
  • Author(s): 八久保 晶弘, 奥田 充, 中川 亮, 庄子 仁
  • Organizer: 日本雪氷学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20080900
• [Presentation] バイカル湖・オホーツク海天然ガスハイドレート中のプロパンおよびブタン濃度の測定 (2008)
  • Author(s): 八久保 晶弘, 木村 鷹人, 小坂 知子, 小関 貴弘, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 布川 裕, 庄子 仁, O. Khlystov, Y. K. Jin, A. Obzhirov
  • Organizer: 日本雪氷学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20080900
• [Presentation] オホーツク海・バイカル湖天然ガスハイドレートのラマン分光測定 (2008)
  • Author(s): 入木 秀章, 八久保 晶弘, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 庄子 仁, Y. K. Jin, A. Obzhirov, O. Khlystov
  • Organizer: 日本雪氷学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20080900
• [Presentation] オホーツク海天然ガスハイドレートの炭化水素ガス同位体比 (2008)
  • Author(s): 八久保 晶弘, 小坂 知子, 小関 貴弘, 齋藤 幸寛, A. Krylov, 坂上 寛敏,南 尚嗣, 布川 裕, 庄子 仁, Y. K. Jin, A. Obzhirov
  • Organizer: 日本雪氷学会全国大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20080900
• [Presentation] メタンハイドレート生成時のメタン同位体分別の温度依存性 (2008)
  • Author(s): 小関 貴弘, 八久保 晶弘, 小坂 知子, A. Krylov, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 高橋 信夫, 庄子 仁
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20080500
• [Presentation] 水底温度・圧力環境下におけるガスハイドレートの解離熱・比熱測定 (2008)
  • Author(s): 中川 亮, 八久保 晶弘, 庄子 仁
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20080500
• [Presentation] オホーツク海サハリン沖ガスハイドレートの同位体組成 (2008)
  • Author(s): 小坂 知子, 八久保 晶弘, A. Krylov, 坂上 寛敏, 南 尚嗣, 高橋 信夫, 庄子 仁, Y. K. Jin, A. Obzhirov
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20080500
• [Presentation] メタン・エタン混合ガスハイドレートの解離特性 (2008)
  • Author(s): 八久保 晶弘, 中川 亮, 久保田 大介, 坂上 寛敏, 高橋 信夫, 庄子 仁
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20080500
• [Presentation] バイカル湖ガスハイドレートの同位体組成とその地域特性 (2008)
  • Author(s): 八久保 晶弘, A. Krylov, 南 尚嗣, 戸丸 仁, 布川 裕, 百武 欣二, 庄子 仁, 西尾 伸也, O. Khlystov, G. Kalmychkov
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 20080500
• [Presentation] Regional characteristics of isotopic composition of gas hydrates in Lake Baikal (2008)
  • Author(s): Hachikubo, A., O. Khlystov, T. Zemskaya, A. Krylov, H. Sakagami, H. Minami, Y. Nunokawa, H. Shoji, S. Nishio, M. Kida, T. Ebinuma, G. Kalmychkov and J. Poort
  • Organizer: 9th International Conference on Gas in M arine Sediments, University of Bremen, Sep. 15-19, 2008, Bremen, Germany
  • Place of Presentation: Bremen
  • Year and Date: 2008-09-16
• [Presentation] Isotopic composition of gas hydrates obtained from offshore Sakhalin, the Sea of Okhotsk (2008)
  • Author(s): Hachikubo, A., A. Krylov, H. Sakagami, H. Minami, Y. Nunokawa, H. Shoji, Y.K. Jin and A. Obzhirov
  • Organizer: 9th International Conference on Gas in Marine Sediments, University of Bremen, Sep. 15-19, 2008, Bremen, Germany
  • Place of Presentation: Bremen
  • Year and Date: 2008-09-16
• [Presentation] Isotopic fractionation of guest gas at the formation of methan and ethane hydrates (2008)
  • Author(s): Hachikubo, A., T.Ozeki, T. Kosaka, M. Kida, H. Sakag ami, H. Minami, A. Krylov, Y. Nunokawa, N. Takahashi and H. Shoji
  • Organizer: 6th International Conference on Gas Hydr ates, Jul. 6-10, 2008, Vancouver, Canada
  • Place of Presentation: Vancouver
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] Dissociation and specific heats of gas hydrate under submarine and sublacustrine environments (2008)
  • Author(s): Nakagawa, R., A. Hachikubo and H. Shoji
  • Organizer: 6th International Conference on Gas Hydrates, Jul. 6-10, 2008. Vancouver, Canada
  • Place of Presentation: Vancouver
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] Formation process of structure I and II gas hydrates discovered in Kukuy, Lake Baikal (2008)
  • Author(s): Hachikubo, A., M.Kida, A. Krylov, H. Sakagami, H. Minami, Y. Nunokawa, S. Yamashita, N. Takahashi, H. Shoji, O. Khlystov, T. Zemskaya, G. Kalmychkov and J. Poort
  • Organizer: 6th International Conference on Gas Hydr ates, Jul. 6-10, 2008, Vancouver, Canada
  • Place of Presentation: Vancouver
  • Year and Date: 2008-07-07
• [Presentation] Dissociation heat of mixed-gas hydrate composed of methane and ethane (2008)
  • Author(s): Hachikubo, A., R. Nakagaw a, D. Kubota, H. Sakagami, N. Takahashi and H. Shoii
  • Organizer: 6th International Conference on Gas Hydr ates, Jul. 6-10, 2008, Vancouver, Canada
  • Place of Presentation: Vancouver
  • Year and Date: 2008-07-07