| 研究概要 |
本年度はまず、ハイドレートの生成特性実験を行った。使用した実験装置は、現有設備の小型恒温装置を用いた。小型恒温装置はハイドレートの生成を行う高圧セル,高圧セル内の攪拌器,加熱・冷却が可能なチラーユニット及びヒーター,装置内気体の排出,水中の溶存気体の脱気を行うための真空ポンプなどが主な装置である。加圧ポンプ(ブースタポンプ)が装着されており、高圧ガス中にてガスと水との混合を促進させる攪拌器つきセルは新たに購入した。ポンプ先端には、高圧セル内へのガスの導入方法を変化させた場合のハイドレート生成速度を調査するために、ノズル装着した。本研究では、ハイドレート生成にまず必要な溶媒には水を用いた。本研究ではガスとして、天然ガスの主成分であるメタンの他に、比較のために炭酸ガスおよびキセノンを用いた。本年度は、以下の2種類の実験を行い、さらにもう1種類の実験が進行中である。第一の実験は、ある一定時間すなわち溶質が溶媒に溶解する時間の間、温度およびガス圧力を一定に保持した後、高圧セル内の圧力を一定保ったままセル内温度を所定の温度まで降下させる方法である。すなわち、冷却開始時点を実験開始とし,274Kまで冷却を行う.274Kに達してもハイドレートが生成しない場合には3.0MPa・274Kを維持する.ハイドレートが生成すると数Kの温度上昇が見られ,この点をハイドレート生成点とした。第二の実験はハイドレート生成後、ある一定時間ハイドレートを分解させた後、ハイドレート再生成を試みた。一度ハイドレートを生成した後、分解させた水を約6パーセントの新たな純水に混入させたところ,生成条件の緩和現象が認識できた。第三の実験は、高圧セル内温度を一定に保ったまま、ガス圧力を上昇させる方法を現在実験中である。さらに、分子動力学法によるハイドレート生成初期の核生成過程用のシミュレーションコードを作成し、生成過程現象を可視化することができ,アメリカ機械学会などで発表することができた。
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