• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

海洋メタンハイドレートを用いたCO2低排出発電における複雑流動現象に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16F16068
研究機関東北大学

研究代表者

圓山 重直  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)

研究分担者 CHEN LIN  東北大学, 流体科学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
キーワードメタンハイドレート / 混相流 / 多孔質体 / 伝熱 / 低二酸化炭素排出システム
研究実績の概要

This study is focused on the fundamental physics and system analysis of the utilization of methane hydrate in low CO2 emission system. The purpose of this study is to obtain the fundamental physics and mechanisms of complex methane hydrate dissociation flows in reservoir. In this fiscal year, numerical simulation code for core-scale methane hydrate dissociation under laboratory conditions was developed. Good agreements achieved with lab experiment during pure methane hydrate dissociation processes as well as porous experiment. The numerical simulation results indicated that ice was generated in methane hydrate core due to endothermic reaction. Various behaviors in the process have been discussed, which contributed to design of large-scale real production system. Now the core-scale analysis with different initial and boundary conditions is under study. After the validation with experimental data, developed numerical simulation code was applied to the large-scale real production system. We found that initial temperature of methane hydrate reservoir had the impact to enhance the production rate. 8 international journal papers, 10 conference papers/abstracts (including 1 keynote) have been published.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

The current model has successfully shown agreement with core scale experimental results, which then has been utilized quickly into large-scale analysis for system production analysis. Basic laws of production strategy in large scale production process has been investigated. Thermal efficiency analysis show a results around 40% while the CCS process is well operated in the simulation system.
3 papers on core scale analysis have been published in international journals. The large-scale strategic production model has also been proposed. 1 patent has been submitted, based on this study.

今後の研究の推進方策

(1)To obtain the fundamental physical mechanisms of complex methane hydrate-water flows in the methane hydrate concentration zone, core-scale simulation and experiments will be continued. (2) large-scale analysis will be conducted using the open data of Nankai Trough production test in Japan. (3) Economic analysis and low emission design for a technologically robust utilization system. (4) Active publication in international journals and conferences and promotion of the low emission methane hydrate utilization studies.

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 9件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Investigation on the dissociation flow of methane hydrate cores: Numerical modeling and experimental verification2017

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, H. Yamada, Y. Kanda, J. Okajima, A. Komiya, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science

      巻: 163 ページ: 31-43

    • DOI

      10.1016/j.ces.2017.01.032

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Production Strategy for Oceanic Methane Hydrate Extraction and Power Generation with Carbon Capture and Storage (CCS)2017

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, H. Sasaki, T. Watanabe, J. Okajima, A. Komiya, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Energy

      巻: - ページ: in press

    • DOI

      10.1016/j.energy.2017.03.029

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental Study of Methane Hydrate Dissociation and Gas Production Behaviors under Depressurization2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada, L. Chin, G. Lacaille, E. Shoji, J. Okajima, A. Komiya, S. Maruyama
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research

      巻: 6 ページ: 140-146

    • DOI

      10.18178/ijmerr.6.2.140-146

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study of methane hydrate as a future energy resource: low emission extraction and power generation2016

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, H. Yamada, Y. Kanda, H. Sasaki, J. Okajima, Y. Iga, A. Komiya, S. Maruyama
    • 雑誌名

      IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

      巻: 40 ページ: -

    • DOI

      10.1088/1755-1315/40/1/012074

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of core-scale methane hydrate dissociation dynamics and multiphase flow in porous media2016

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, H. Yamada, Y. Kanda, G. Lacaille, E. Shoji, J. Okajima, A. Komiya, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science

      巻: 153 ページ: 221-235

    • DOI

      10.1016/j.ces.2016.07.035

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a New Heat Transfer Optimization Method for Compressible Fluid Flows and its Numerical Verifications2016

    • 著者名/発表者名
      M.H. Sun, X.R. Zhang, L. Chen
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 100 ページ: 267-275

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.04.051

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Estimation and Measurement of Permeability inside Methane Hydrate Mimicking Porous Media2016

    • 著者名/発表者名
      G. Lacaille, H. Yamada, H. Gonome, E. Shoji, L. Chen, J. Okajima, A. Komiya, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Science and Technology

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1299/jfst.2016jfst0031

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Design and Feasibility Analysis of Microscale Bumped Channel with Supersonic Flow for Electronics Cooling2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi, L. Chen, J. Okajima, Y. Iga, A. Komiya, W.S. Fu, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Journal of Microelectromechanical Systems

      巻: 99 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/JMEMS.2016.2613942

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Interferometric Measurement and Numerical Comparisons of Supersonic Heat Transfer Flows in Micro-Channel2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi, L. Chen, J. Okajima, Y. Iga, A. Komiya, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Applied Thermal Engineering

      巻: 109 ページ: 582-590

    • DOI

      10.1016/j.applthermaleng.2016.08.108

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] メタンハイドレート界面での解離現象における密度変化の可視化計測2017

    • 著者名/発表者名
      神田雄貴, 庄司衛太, 岡島淳之介, 陳林, 小宮敦樹, 円山重直
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第52期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学工学部青葉記念会館(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] Natural Circulation Flow of Supercritical Fluids: Thermodynamics and Stability Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, S. Maruyama
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Super-Critical Water-cooled Reactors
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development and Analysis of Low Emission Energy System for Oceanic Methane Hydrate2017

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, Y. Kanda, H. Yamada, T. Watanabe, J. Okajima, A. Komiya, S. Maruyama
    • 学会等名
      The 9th Kyoto International Forum for Environment and Energy
    • 発表場所
      同志社大学寒梅館(京都府京都市)
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy from Methane Hydrate: System Design, Numerical Modeling and Experimental Verifications2016

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, H. Yamada, Y. Kanda, H. Sasaki, J. Okajima, Y. Iga, A. Komiya, S. Maruyama
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Power and Energy System
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2016-11-15 – 2016-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Study of Methane Hydrate Dissociation and Gas Production Behaviors under Depressurization2016

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada, L. Chen, G. Lacaille, E. Shoji, J. Okajima, A. Komiya, S. Maruyama
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Power and Energy System
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2016-11-15 – 2016-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] メタンハイドレート資源開発モデル構築:熱と物質移動の強化2016

    • 著者名/発表者名
      陳林, 神田雄貴, 山田光, 岡島淳之介, 小宮敦樹, 円山重直
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2016
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-23
  • [学会発表] Visualization of Transient Mass Transfer During Methane Hydrate Dissociation Using High-Speed Phase-Shifting Interferometer2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kanda, E. Shoji, J. Okajiama, A. Komiya, L. Chen, H. Yamada, S. Maruyama
    • 学会等名
      The 27th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of methane hydrate as a future energy resource: low emission extraction and power generation2016

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, H. Yamada, Y. Kanda, H. Sasaki, J. Okajima, Y. Iga, A. Komiya, S. Maruyama
    • 学会等名
      2016 International Conference on New Energy and Future Energy System
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-08-19 – 2016-08-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 凝固点降下によるメタンハイドレート貯留層模擬試料の浸透率制御に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      山田光, G. Lacaille, L. Chen, 江目宏樹, 庄司衛太, 岡島淳之介, 小宮敦樹, 円山重直
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [学会発表] アスケールメタンハイドレート層内の多相流動と熱輸送現象の数値解明に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      L. Chen, 山田光, G. Lacaille, 神田雄貴, 庄司衛太, 岡島淳之介, 小宮敦樹, 円山重直
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [図書] Microchannel Flow Dynamics and Heat Transfer of Near-Critical Fluid2016

    • 著者名/発表者名
      Lin Chen
    • 総ページ数
      153
    • 出版者
      Springer
  • [産業財産権] メタンガス回収方法および二酸化炭素低排出発電方法、ならびに、メタンガス回収システムおよび二酸化炭素低排出発電システム2017

    • 発明者名
      圓山重直, 岡島淳之介, 小宮敦樹, 陳林
    • 権利者名
      圓山重直, 岡島淳之介, 小宮敦樹, 陳林
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-37501
    • 出願年月日
      2017-02-28

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi