2021 Fiscal Year Annual Research Report

The research to clarify the mechanism of kinetic hydrate inhibitor

Research Project

Project/Area Number	19K15459
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	村岡道弘国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (10785554)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	ガスハイドレート / キネティックインヒビター / 一方向凝固法 / 阻害剤 / 核形成
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、一方向凝固法により、各種KHIの効果ランキングを作成することで、効果指標の世界標準化を実現する。また、未解明であるKHIの作用機構を解明する。本研究の目的は、結晶成長学的な観点からKHIのハイドレート生成阻害機構を明らかにし、有効なKHIのスクリーニングの効率化を達成し、新規KHIのデザインを見出すことである。これにより、新規KHI開発の飛躍的加速を達成する。 2020年度は、一方向凝固法により各種のKHIを評価した。阻害効果の成長速度依存性を調べることにより、各種のKHIは特有の臨界成長速度を持つことを示した。2021年度は、昨年度の結果を発展させるため、共同研究者であるノルウェーのStavanger大学のMalcom A. Kelland教授から提供を受けた各種KHIの臨界成長速度を一方向凝固法により実験的に評価した。この結果、実験しやすいモデル系（THFハイドレート）において、あるKHIの臨海成長速度が0.005 μm/s以下のとき、そのKHIはガスハイドレートの成長も強く阻害できることが明らかになった。また、低速領域での阻害効果を徹底的に調べることで、Yagasakiらが検討したKHIの結晶表面への脱離吸着モデルのシミュレーション結果と、実験結果の傾向が一致することが明らかになった。この成果は、国際雑誌に1件掲載済み（筆頭）である。これは、天然ガス生産現場等でガスハイドレート生成によるプラギング防止のための、有望なKHIのスクリーニングの効率化に資する結果である。ガスハイドレートはガスの輸送、エネルギーの貯蔵、冷媒への活用が研究されている。KHIはこれらの応用における結晶制御法として用いることができ、さらに既存の天然ガスや石油生産パイプラインにもこの成果は活用できるため、グリーンイノベーションに資する波及効果が期待される。