| 研究概要 |
本研究の目的は,混合ガスハイドレート(ガスハイドレート固溶体)の諸性質を分子動力学(MD)計算で再現&予言(予測)するとともに,諸性質のあらわれるメカニズムをミクロな原子レベルで考察することにある.経験的に決められた粒子間ポテンシャル(河村)を用いて,構造I型のメタン+二酸化炭素混合ハイドレートについて,格子定数およびモルエンタルピーの組成依存をいくつかの温度・圧力条件下で調べた.なお,混合ガスハイドレートとしては,3種類の系列の固溶体を作成した:
1.SケージにCH4分子が,MケージにCO2分子が完全に濃集して分布した固溶体
2.SケージとMケージにCH4分子とCO2分子が均等に入った固溶体
3.SケージにCO2分子が,MケージにCH4分子が完全に濃集して分布した固溶体
得られた特徴的な結果は以下のとおりである.
1.格子定数値は結晶中のMケージおよびSケージにおけるCO2存在率[=CO2/(CH4+CO2)]に応じて系統的に変化していくが,特にSケージ中のCO2存在率に敏感である.
2.特にSケージ中のCO2存在率が高くなると結晶が圧縮されやすくなる傾向がある.二酸化炭素ハイドレートの体積弾性率はメタンハイドレートのものに比べて約1割小さい.
3.CO2ガスがMケージに優先的に入る構造の方が,CH4とCO2が2種類のケージに均等に入った構造よりも低エンタルピーである.このことは,ラマン分光分析でCH4とCO2のケージ占有率を求めた結果(Nakano and Ohgaki, 2000)と調和的である.
|
