2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of gas uptake performance of clathrate hydrates for storage of low-carbon resources using natural cold energy
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20K12269
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
木田 真人 北見工業大学, 工学部, 准教授 (90635814)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | クラスレートハイドレート / 自然冷熱 / 低炭素資源 / バイオガス / 天然ガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低炭素資源の貯蔵・精製媒体として自然冷熱を利用して生成可能なクラスレートハイドレートを活用するための原理の解明に向け、令和3年度に引き続き、ガスを包蔵したクラスレートハイドレートの安定性を解明するため、単一のメタンおよびCO2を気相とする各系の相平衡曲線図の取得を行った。令和4年度は、TBACハイドレートを対象とした。TBACハイドレートの分解温度（15℃）直上の温度帯におけるTBACハイドレートのメタンおよびCO2包接の平衡圧力をそれぞれ明らかにした。結果として、メタンを包接できる最低圧力は15.2℃で0.20 MPa、CO2を包接できる最低圧力は、15.4℃で0.11 MPaであることが明らかになった。いずれのガス成分も大気圧程度の圧力でTBACハイドレートに包接されることを意味しており、気固接触を適用可能な15℃以下の温度帯では、さらに低圧でガスを包接できることが示唆された。
さらに、令和4年度は、自然冷熱の利用を想定した温度変動がクラスレートハイドレートのガス貯蔵・分離機能へ及ぼす影響を評価した。TBACハイドレートを対象とし、所定温度で模擬バイオガスと気固接触後、系内を昇温または降温し、温度変化によりハイドレート結晶へのガス包接挙動がどう変化するかを調査した。その結果、昇温時はハイドレート結晶中のメタンとCO2の組成が変化するのに対し、降温時はその組成は、ほとんど変化しないことが明らかになった。この知見は、自然冷熱とクラスレートハイドレートを利用したガス貯蔵・ガス分離技術の確立に向け、その長期的なガス貯蔵安定性を理解する上で重要となる。
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