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メタンハイドレートの圧力誘起構造変化とその超高圧資源貯蔵技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 14550871
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 資源開発工学
研究機関筑波大学

研究代表者

八木 寿子 (平井 寿子)  筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 講師 (60218758)

研究分担者 山本 佳孝  産業技術総合研究所, エネルギー利用研究グループ, 主任研究員
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2004年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2002年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワードメタンハイドレート / 高圧構造 / filled ice構造 / ダイヤモンドアンビルセル / 分子振動状態 / 高圧安定性 / ダイヤモンドアンビル / 構造変化 / 高圧
研究概要

メタンハイドレートは、全世界の海洋底や極北の永久凍土地帯に分布している。日本近海にも100年分の化石燃料に相当する量の埋蔵が推定されており、昨年実際に試掘も行われ、メタンハイドレートの実際的な利用技術の開発が緊急の課題となっている。このような採掘・貯蔵技術開発には、メタンハイドレートの高圧下における挙動、特に、生成から高圧分解、また、その間の水和数変化、構造変化などの基礎的な知見が不可欠である。本研究では、メタンハイドレートに関する基礎物性データを得るため、ダイヤモンドアンビルセルを用い、超高圧下の挙動をX線回折、ラマン分光、及び、光学顕微鏡によるその場観察によって明らかにすることを目的としている。昨年度までの研究では、メタンハイドレートの10万気圧から80万気圧までの高圧実験を行い、メタンハイドレートの高圧相であるfilled ice構造(斜方晶系)は少なくとも50万気圧まで保たれ、それ以上の圧力で状態変化することが明らかとなった。観察された状態変化は水素結合の対称化に誘起される構造上の変化と推察された。本年度の研究では、この高圧領域での安定性を保証している原因が何であるかを追求するため、ゲストであるメタン分子やフレームワークを形成する水分子の振動状態を調べるとともに、高温実験を行った。その結果、構造内に閉じ込められたメタン分子間およびメタン分子と水分子の間に顕著な引力相互作用が発生し、それが高圧になるとともに、強化されていくことが示された。これらの知見を基に、メタンハイドレートの新しい貯蔵技術の開発を検討した。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (4件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] Structural changes in gas hydrates and existence of a filled ice structure of methane hydrate above 40 GPa.2004

    • 著者名/発表者名
      H.Hirai et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Solid 65

      ページ: 1555-1559

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] メタンハイドレートの相変化とその地球惑星科学的意義2004

    • 著者名/発表者名
      平井寿子
    • 雑誌名

      岩石鉱物科学 33

      ページ: 121-128

    • NAID

      10012803720

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structural changes in gas hydrates and existence of a filled ice structure of methane hydrate above 40 GPa.2004

    • 著者名/発表者名
      Hirai, H., Tanaka, T., Kawamura, T., Yamamoto, Y.
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Solid 65

      ページ: 1555-1559

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structural changes of methane hydrate and its meanings of geological and planetary science2004

    • 著者名/発表者名
      Hirai, H
    • 雑誌名

      Japanese Magazine of Mineralogical and Petrological Science 33

      ページ: 121-128

    • NAID

      10012803720

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hisako Hirai et al.: "Retention of filled ice structure of methane hydrate up to 42 GPa"Phys.Rev.B. 68[17]. 172102-1-172102-4 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hisako Hirai et al.: "Pressure-indued phase changes of argon hydrate and methane hydrate at room temperature"Proc. Jpn. Acad. ser. B. 78・3. 39-44 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hisako Hirai et al.: "Structural changes of argon hydrate under high pressure"J. Phys. Chem.. B. 106・43. 11089-11092 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Hisako Hirai et al.: "High-pressure structures of methane hydrate"J. Physics : Condensed Mater. 14・44. 11443-11446 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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