| 研究概要 |
本研究の目的は,高倍率のレンズを備えた顕微鏡を用いて氷板上に生成したプロパンハイドレート(以下PHとする)の微視的な観察を行い,天然ガスハイドレート(NGH)の生成方法の効率化のための知見を得ることである.実験では,密閉された観察容器内に氷を設置し,観察容器内をプロパンガスで満たすことにより,氷とプロパンガスを反応させPHを生成した.
高倍率のレンズの焦点距離は短いため,観察容器として耐圧性能の高い大きな容器を用いることができない。そこで,ガスの圧力は1気圧とし,耐圧性能を下げることで観察容器の小型化を実現した.また,1気圧の条件下でPHを生成させるためには,観察部の内部を-30℃以下に保持する必要があるため,水冷器とペルチェ素子を組み合わせた冷却装置により観察部の冷却を行った.
また,高倍率の観察では観察範囲が非常に狭くなるため,観察範囲の中でPHを発生させるためには,PHを能動的に発生させるための手法が必要となる.そこで,あらかじめ別の装置で生成しておいたPHの微細粒子を,観察氷面の上に設置することで氷面上でのPHの発生のきっかけとする方法と,観察氷面に傷をつけることでその位置からのPHの発生確率を高める方法を用いた.
以上のような装置および手法を用い,PHの生成過程を100～500倍の倍率で観察することが可能となった.
観察の結果,氷表面にPHが生成することにより,光の透過量が減少すること,表面に亀裂のような傷が生じること,また,PHの発生場所近傍ではほぼ同時に複数の箇所からPHが生成し,そこを中心として円状に成長すること,発生から遠い場所では同じ方向から一様の速度で平面状にPHが成長することなどを明らかにした.
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