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2009 年度 実績報告書

ハイドレート利用の水素貯蔵システム構築のためのハイブリットプロモーターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20656125
研究機関東北大学

研究代表者

SMITH Richard Lee Jr.  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (60261583)

研究分担者 大田 昌樹  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50455804)
キーワードハイドレート / 水素貯蔵 / プロモーター / シクロペンタン / THF
研究概要

本申請は,将来的な水素エネルギー社会の実現の際に必要となる高効率の水素貯蔵システム構築の一環として,ハイドレートを利用した迅速かつ高度な貯蔵技術を確立するために従来未達成の速度論的評価システムの開発を行い、貯蔵マテリアルとしての基礎的な指針を導くことを目的としている.
平成21年度においては,THF,シクロペンタンをプロモーターとし,相平衡データの取得と速度論の解析を行った.相平衡データからは,THFと比較してシクロペンタンがより高温域でも安定的に作用する優れた貯蔵マテリアルとなることが判明した.速度論的な解析からは,吸着および拡散過程を考慮し,バルクとのフガシティ差を駆動力としたHydrogen Hydrate Phase Diffusion(HHPD)モデルを構築した.本モデルは形成および分解速度の測定結果を良好に再現可能であることを確認した.このモデルによる定量的な解析を試み,反応速度定数および拡散係数のアレニウスプロットにより吸着・脱着・拡散過程の活性化エネルギーを算出した結果,各過程は発熱・吸熱・吸熱過程であること,そのうち拡散過程の活性化エネルギーが大きいことから拡散律速であることを確認した.さらに吸着・脱着過程の活性化エネルギー,形成・分解過程における拡散の活性化エネルギーは同等であったことから形成・分解過程はリバーシブルの関係であることを確認した.また,Raman分光分析からもハイドレート構造の維持が確認されている.吸脱着耐性を検討するため,3回吸脱着反応を繰り返し行った結果,水素貯蔵量に大きな変化は見られなかった.この実験事実は,本研究にて構築した速度論的解析とモデルによる表現の妥当性を示していた.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Phase Equilibrium Measurements of Hydrogen-Tetrahydrofuran and Hydrogen-Cyclopentane Binary Clathrate Hydrate Systems2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Komatsu, Hiroki Yoshioka, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato, Masaru Watanabe, Richard L.Smith Jr., Cor J.Peters
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Engineering Data (未定, In press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition kinetics and recycle of binary hydrogen-tetrahydrofuran clathrate hydrate2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Yoshioka, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato, Masaru Watanabe, Hiroshi Inomata, Richard L.Smith Jr., Cor J.Peters
    • 雑誌名

      AIChE Journal (未定, In press)

    • 査読あり
  • [学会発表] Phase equilibrium measurements and fundamental models for clathrate hydrates2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Komatsu, Masaki Ota, Richard L.Smith Jr.
    • 学会等名
      2010 Symposium on Methane Hydrate Recovery and CO_2 Sequestration
    • 発表場所
      National Taiwan University
    • 年月日
      2010-03-03
  • [学会発表] Analysis of hydrogen-tetrahydrofuran and hydrogen-cyclopentane binary clathrate hydrate phase equilibria2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Komatsu, Hiroki Yoshioka, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato, Hiroshi Inomata, Richard L.Smith Jr.
    • 学会等名
      5th International Symposium Molecular Thermodynamics and Molecular Simulation
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      20091002-20091005

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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