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Thermodynamic stability of semiclathrate hydrates using molecular dynamics simulation

Research Project

Project/Area Number 17K14608
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionKogakuin University

Principal Investigator

Hiratsuka Masaki  工学院大学, 工学部, 助教 (90760827)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsクラスレート水和物 / セミクラスレート / 分子シミュレーション / 第一原理計算 / 分子動力学法 / 熱力学的安定性 / 振動スペクトル / 分子間相互作用 / 分子貯蔵 / 相平衡 / クラスレートハイドレート / ガス分離 / ガス貯蔵
Outline of Final Research Achievements

Semi-clathrate hydrates are expected as a new method of energy storage and molecular storage. However, the storage efficiency of energy and molecules are greatly depending on its component. Therefore, in order to search for a more efficient semi-clathrate hydrate, we have verified the method of estimating the molecular storage amount and formation conditions by calculation. As a result, the the calculation method to estimate the storage performance of energy and molecules using first-principles calculations were clarified.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

新しいエネルギー技術として期待されるセミクラスレート水和物はイオンを含む水和物である. このため分子シミュレーションにおいても分子間の力の計算に注意が必要である. 本研究ではまずこの力の計算方法を検証し, ハイドレートのような複雑な系でも取り扱える計算方法を明らかにした.
次に本手法を用いてセミクラスレート水和物の分子の貯蔵性能や安定性を計算し, 結果を実験結果と比較することでこの結果の有効性を示した. 本手法はセミクラスレート水和物だけでなく, 類似の特徴をもつ様々な物質に適用が可能であると考えられる.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Molecular behavior of guest molecules in clathrate hydrates by ab initio molecular dynamics simulations2020

    • Author(s)
      Masaki Hiratsuka
    • Organizer
      The SCEJ 85th Annual Meeting and IChES 2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] セミクラスレートハイドレートの生成における電場の影響2019

    • Author(s)
      上中村 祐哉,平塚 将起,伊藤 慎一郎
    • Organizer
      2019 年度 日本機械学会年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 第一原理分子動力学計算におけるファンデルワールス相互作用の取り扱いがクラスレートハイドレートの振動スペクトルに及ぼす影響の検討2019

    • Author(s)
      平塚将起,伊藤慎一郎
    • Organizer
      第28回日本エネルギー学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 第一原理分子動力学法におけるvan der Waals相互作用の補正が メタンハイドレートの振動スペクトルとゲスト-ホスト間相互作用に及ぼす影響2019

    • Author(s)
      平塚将起,伊藤慎一郎
    • Organizer
      2019年度分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of Cage Occupancy for Semiclathrate Hydrates by Ab Initio Calculation2019

    • Author(s)
      Okuto Nakane, Masaki Hiratsuka, Akihisa Konno, Shinichiro Ito
    • Organizer
      PRTEC2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Bubbling and Electronic Field on the Semiclathrate Hydrate Formation,2019

    • Author(s)
      Yuya Uenakamura, Masaki Hiratsuka, Shinichiro Ito
    • Organizer
      PRTEC2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cage Occupancy of Methane Molecule in TBAB Semiclathrate Hydrate by First Principles Calculation2018

    • Author(s)
      Okuto Nakane, Masaki Hiratsuka, Shinichiro Ito, Akihisa Konno
    • Organizer
      APCEAS2018 Asia-Pacific Conference on Engineering and Applied Sciences
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 第一原理計算を利用したメタンを含むハイドレートの占有率の推定2018

    • Author(s)
      中根億士,伊藤慎一郎,平塚将起
    • Organizer
      第39回日本熱物性シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] エタノールハイドレートのゲスト-ホスト間水素結合および結晶成長過程の解析2018

    • Author(s)
      平塚将起,簗場正義,湯原大輔,大村亮,泰岡顕治,伊藤慎一郎
    • Organizer
      第27回日本エネルギー学会大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Guest-host interactions of the ionic semiclathrate hydrate from ab initio molecular dynamics simulaions2017

    • Author(s)
      Masaki HIratsuka, Ryo Ohmura, Kenji Yasuoka
    • Organizer
      9th Interna/onal Conference on Gas Hydrates
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TBAB を含むセミクラスレートハイドレートの分子動力学計算2017

    • Author(s)
      平塚将起,大村亮,泰岡顕治
    • Organizer
      日本エネルギー学会第26回大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Guest-Host Interaction and Stability of TBAB Semiclathrate Hydrates by ab initio Calculations2017

    • Author(s)
      Masaki Hiratsuka, Ryo Ohmura, Kenji Yasuoka
    • Organizer
      The Ninth JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 第一原理計算を用いたメタンハイドレー トの相平衡条件の推定2017

    • Author(s)
      中根億士,伊藤慎一郎,平塚将起
    • Organizer
      第 31 回分子シミュレーション討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2025-11-20  

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