| 研究課題/領域番号 |
23K03714
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
劉 秋生 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80294263)
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| 研究分担者 |
柴原 誠 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (70628859)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 二酸化炭素 / 物質移動 / 溶解度 / ヘンリー定数 / 溶解拡散過程 / 溶解過程 / 拡散過程 / 海水 / 高圧 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，海水中の二酸化炭素(CO2)隔離技術の確立に寄与するために，広範囲の圧力，温度条件下での海水へのCO2の溶解度の測定，CO2気泡の溶解・拡散過程における気泡径の経時変化挙動の測定，及びCO2の海水中における溶解・拡散過程の数値シミュレーションを行い，高圧・低温条件下における海水へのCO2の吸収能力及び吸収速度を求め，海水へのCO2の物質輸送特性を解明する。
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| 研究実績の概要 |
海水における二酸化炭素の物質輸送特性を解明するため，本研究では，最大4 MPa の圧力および277 K から298 K の温度範囲で収集したデータから海水中の二酸化炭素(CO2)の溶解度を求めた。測定方法が吸収に伴う圧力変化による測定法である。CO2 のモル分率溶解度は，2.0 MPa～4.0 MPaの圧力で10のマイナス2乗のオーダーとなっている。圧力が増加すると溶解度は増加し，温度が増加すると減少する。CO2のヘンリー定数は，圧力が3.0 MPa，温度が283 Kの海水では 240 MPaで，圧力が4.0 MPa，温度が298 Kでは390 MPaであった。最大4.0 MPaまでの種々圧力範囲での実験データを用いて，海水におけるCO2 のヘンリー定数の相関式を求めた。また，溶解拡散容器及びCO2気泡発射器を用い，単一CO2気泡の溶解拡散過程を観察し，純水におけるCO２気泡の溶解時間を測定した。具体的に溶解拡散容器には2つの石英ガラス製の観察窓が取り付けられており，高速CCDカメラより気泡径の経時変化を観察・測定することができる。発射器のCO2容器内の圧力と水の入った容器内の水の圧力との圧力差を精密差圧計により計測した。さらに，容器内の圧力は歪み式圧力センサーで測定し，液体の温度はKタイプシース熱電対で測定した。なお，容器内の温度を制御するために容器内には，ステンレス製冷却コイルが内蔵されており，低温恒温槽 の冷却液を循環させることにより容器内の温度を制御している。容器上部にはマグネット式攪拌装置が取り付けられている。種々圧力・温度条件下における水への気泡溶解時間から，圧力，温度のパラメータの影響を調べた。水の温度の上昇に伴って気泡の溶解時間が短くなり圧力が高いほど溶解時間が短くなる傾向が見られた。また，初期気泡径が大きくなると，溶解時間も長くなることが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
メーカー様からの精密差圧変換器の納入に遅れがあった。また，溶解拡散容器に使用していたマグネット式攪拌機の故障により修理に時間がかかったことも影響した。現在装置が大部改善できており，おおむね順調に進めている。実験データを収集しそれらの研究成果をまとめて，学会で発表される予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後令和５年度の研究内容に続き，広範囲における実験データの収集を行い，海水へのCO2単一気泡の溶解拡散過程における種々パラメータの影響を明らかにする。
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