| 研究課題/領域番号 |
21K03920
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| 研究機関 | 青山学院大学 |
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研究代表者 |
熊野 寛之 青山学院大学, 理工学部, 教授 (30262299)
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| 研究分担者 |
森本 崇志 青山学院大学, 理工学部, 助手 (30803259)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | ガスハイドレート / ガス貯蔵 |
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| 研究実績の概要 |
TBAB-CO2ダブルハイドレート生成時における，ハイドレート生成速度に対するCO2包蔵特性を解明することを目的として，TBAB-CO2ダブルハイドレートが生成する際のCO2ガス圧力，TBAB水溶液温度，TBAB水溶液濃度を同時に計測することにより，生成条件を明らかにするとともに，ダブルハイドレートの生成速度とCO2包蔵量の関係を把握する．
まず，TBAB-CO2ダブルハイドレート生成時のCO2ガス圧力，水溶液温度，濃度の同時計測のための圧力容器を設計・制作を行った．圧力および温度は，圧力容器に設置した圧力計と熱電対を用いて計測を行う．濃度については，当初，濃度の変化に応じて水溶液の導電率が変化する特性を利用して，濃度の計測を行う予定をしていたが，濃度が高くなることにより，導電率の変化が小さくなることから，高濃度の水溶液に対して濃度の計測が難しくなることが判明した．そこで，導電率による濃度の計測を中止し，容器内から水溶液を抽出して，屈折率の変化から濃度を計測することとした．この方法により，濃度の連続的な計測は難しくなったものの，より正確に濃度が計測できることとなった．なお，正確な計測のためには，抽出する水溶液量を少なくし，ハイドレート生成時の圧力などに影響を及ぼさない必要があり，微量の水溶液を抽出する容器に設計を変更し，圧力容器の製作を行った．
次に，製作した圧力容器内にTBAB水溶液を注入したのち，大気圧より高い圧力で窒素を封入して冷却し，TBABハイドレートを形成し，その際，温度とサンプリングした濃度の計測を行った．TBAB水溶液とTBABハイドレートの共存状態では，相図のように濃度と温度が変化することから，この相図を再現できるかを検証し，十分に再現できることを確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
概要にも記載した通り，当初は，TBAB水溶液の導電率を用いて濃度の計測を行う予定であったが，高濃度の条件下では，濃度の変化に対して導電率の変化が小さく，濃度を十分な精度で計測することが難しいことが判明したため，容器内から微量の水溶液を抽出し，その屈折率から濃度を計測する方法に変更した．これにより，濃度の連続的な計測は難しくなったものの，ハイドレートの生成は，十分に長い時間が必要であることから，濃度の測定方法による影響を大きくなく，むしろ，より高精度に濃度を計測できるものと思われる．測定方法を変更したことを踏まえて，圧力容器を新たに設計・製作し，CO2を含まないTBABハイドレートの温度と濃度の関係を，製作した圧力容器を用いて測定したところ，十分に妥当な結果が得られたとこから，製作した圧力容器が十分にその機能を果たしていることを確認できた．現在，CO2を封入して，ダブルハイドレートを作成する予備的検討を行っているが，問題なくダブルハイドレートが生成できていることから，おおむね順調に研究計画が進展していると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，圧力容器内にTBAB水溶液を封入し，脱気した後にCO2を充填し，TBAB-CO2ダブルハイドレートを生成する．所定の濃度となるTBAB水溶液を作成し，水溶液を攪拌しながら，十分に小さな冷却速度で冷却して，十分にCO2を取り込んだハイドレートを生成する．十分にCO2を取り込んでいるかの判断は，0.1から0.5K/hour程度の冷却速度の範囲でハイドレートを生成し，その際のCO2包蔵量を評価することにより，十分に取り込んでいるかを評価する．また，こうして生成したダブルハイドレートを分解し，圧力，温度，濃度の関係から十分にCO2を取り込んだハイドレートの相図を作成し，従来の研究との比較を行う．その後，ハイドレート生成時の冷却速度を0.5から5K/hour程度に変化させてダブルハイドレートの生成を行い，この際のCO2ガス圧力，温度，水溶液濃度の変化からCO2包蔵量を測定する．これを包蔵量の結果と比較することにより，TBAB-CO2ダブルハイドレートの包蔵量に対する生成条件の影響について検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験に必要な薬品などが，当初の予定より少なくなったため．
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