2009 Fiscal Year Annual Research Report
ハイドレートケージにおけるゲスト物質の滞留と拡散に関する研究
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21246117
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大垣 一成 Osaka University, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (80107078)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 博 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (60283743)
谷 篤史 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10335333)
菅原 武 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (20335384)
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| Keywords | 水素 / 電子スピン共鳴 / ガスハイドレート / 水素結合 / 化学工学 / 高圧力 |
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| Research Abstract |
交付申請書に記載した最終目的を達成するために、2つの課題「ハイドレートへの水素分子の吸収・放出に適した補助剤の探索(課題1)」と「ESR測定によるハイドレート籠内における水素原子移動の解析(課題2)」について研究を遂行した。平成21年度の成果は以下の通りである。
課題1では、新たな補助剤として、アミン類、アンモニウム塩、ボスホニウム塩を用い、水素を含有した広い意味でのクラスレートハイドレートの安定性を測定するとともに、ハイドレート(フレッシュもしくは再利用骨格)への水素吸収量・吸収速度を測定した。得られた成果のうち、ハイドレート骨格の再利用に関する研究では、再利用ハイドレート骨格内での水素分子の拡散がフレッシュ骨格と大きく異なり、拡散速度が極めて大きくなることを見いだした。これはハイドレート骨格内でのゲスト分子の滞留と拡散現象を解明する上での重要な発見であり、平成22年度以降、重点的に研究していく予定である。
課題2では、大気圧下におけるハイドレート内での水素原子移動に関する研究を遂行しつつ、高圧力下でin situ測定可能なESR測定装置の開発を目指して専用高圧力チャンバーの開発を行った。前者では、ハイドレート骨格内における水素原子の移動現象に対して、骨格自体の安定性が及ぼす影響と大小籠間の関係について研究するため、プロパン分子に他のガス種(炭化水素または非炭化水素)を混合して研究を行った。その結果、非炭化水素分子の存在は、水素原子移動に大きな影響を与えることを発見した。ハイドレート籠内でのゲスト分子の滞留と拡散現象を解明する上で、隣り合う籠内のゲスト分子間の相互作用や、ゲスト分子一水分子間の相互作用は重要であり、さらに研究を進める予定である。後者については、解決すべき問題が残っているが、開発は順調に進行していると考えている。
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