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地球温暖化ガスである二酸化炭素の回収・固定や水素燃料の輸送・貯蔵などの有力な手段として注目されているメタノールおよびメタノール水溶液は、有力な自然冷媒の一つであり、新発電方式の作動媒体としての利用も提唱されている。これらの新技術の実用化には熱物性値情報が必要不可欠な基礎的情報である。
本研究では、金属ベローズ変容法によりメタノール100mol%およびメタノール19.84mol%の組成メタノール水溶液について温度:320〜400K、圧力:沸点圧力=200MPaの範囲で飽和蒸気圧または沸点圧力、飽和液体密度、PVT性質などを測定した。得られた測定値の不確かさは、温度:±3mK以内、圧力、密度、組成:それぞれ±0.1%以内である。これらの実測値に基づいて、等温圧縮率、体膨張係数を算出し、沸点圧力とPVT性質の理想混合からの偏奇量を求めた。
本研究で得られた測定結果と過去の測定で得られている実測値に基づいて、次のことを明らかにした。
(1)沸点圧力のRaoultの法則からの偏奇は正であり、メタノール20mol%組成ではその辺奇量は温度の上昇とともに減少するが、50mol%組成では温度によらずに一定となった。
(2)過剰モル体積は負であり、圧力の上昇とともに0に収束し、理想溶液の挙動に近づく。温度依存性については、メタノール50mol%組成では20MPa付近の圧力において逆転する挙動を示すが、20mol%組成ではそのような挙動は見られない。
今後、さらに多くの組成について広い温度、圧力の範囲でその熱力学性質を測定し、分子シミュレーションの手法を用いた検討によって水溶液物性の本質を極めることが重要な課題である。
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