| 研究概要 |
水分子とメタンのような気体が共存する条件下で,低温・高圧にすると水分子の形成するかご状構造の中にゲスト分子の気体が閉じこめられたような,ガスハイドレートと呼ばれる包接化合物が形成する。このガスハイドレート中には,多量のガスが貯蔵可能であり,メタンガスハイドレート中には,ハイドレート自身の体積に対して約170倍のメタンガスが含まれているごとが知られている。ハイドレートの生成阻止に関しては,寒冷地におけるガス輸送用パイプラインの閉塞防止の観点からの研究が従来行われているものの,その逆の安定化に関する研究はほとんど行われていない。
本研究では,このガスハイドレートを安定化するような高分子添加剤を開発し,高分子化合物添加時におけるガスハイドレートの安定性,ガスハイドレートの生成-崩壊の制御性などについて検討を加えた。
メタンハイドレートを合成する装置を構築し,実験操作を含め実験手順などの妥当性について検証を行った。次に低分子量化合物添加剤として,ハイドレートの安定化に寄与することが報告されているテトラヒドロフランについて,その添加効果を確認した。
さらに高分子化合物でメタンハイドレートの安定化に寄与する物質を探索するために,市販の高分子化合物や新たに合成した高分子化合物を添加した系におけるメタンハイドレート形成や形成されたハイドレートの安定性などについて検討を行った。
ハイドレート形成を阻害するような高分子化合物,阻害も安定化も引き起こさない高分子化合物が主であったが,一部の高分子化合物の中には,ハイドレートを安定化させるように作用するものもあった。しかしながら,その効果は十分なものではなく,今後さらなる添加剤の検索が必要であると考えられる。また,水溶性のない高分子添加剤もハイドレート安定化効果に寄与する現象も見られ,添加剤表面の官能基等とハイドレート結晶表面の相互作用による安定化機構の存在も示唆された。
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