| 研究課題/領域番号 |
26820069
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| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
室町 実大 独立行政法人産業技術総合研究所, 創エネルギー研究部門, 研究員 (50711785)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | イオン性クラスレートハイドレート / クラスレートハイドレート / ガス分離 / ガス貯蔵 / メタン / 二酸化炭素 |
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| 研究実績の概要 |
当初の研究計画に則り、メタンもしくは二酸化炭素をゲストガス、テトラ-n-アンモニウム (TBA) をゲストカチオン、1から3の炭素数を有する直鎖のカルボキシ酸をゲストアニオンとするイオン性クラスレートハイドレートの相平衡条件の測定を行った。炭素数1および2となるギ酸および酢酸をゲストアニオンとした場合、予想と異なりガスハイドレートの生成が確認されなかった。そこで炭素数3のアクリル酸アニオンを用いてガスハイドレートの生成を試みたところ、これに成功した。TBAアクリル酸 + メタンハイドレートについて相平衡測定を行った他、ガスハイドレートとガスを包蔵していないハイドレートについて単結晶サンプルを作製しX線回折により結晶構造を解析した。以上より次の結果が得られている。
(1) 炭素数1から2のカルボキシ酸をゲストアニオンとすると、メタンもしくは二酸化炭素を含むガスハイドレートは生成しない。
(2) 炭素数が3であるアクリル酸をゲストアニオンとすると、ゲストガスをメタンとした場合292 Kにおいて2 MPa程度の条件でガスハイドレートが生成する。
(3) メタンガスを包蔵する場合としない場合で結晶構造は変わらなかった。
当初の予定を前倒しし、カルボキシ基にヒドロキシ基が付加したα-ヒドロキシ酸をゲスト物質とする新たなイオン性クラスレートハイドレートの生成を行った。ガスを包蔵しないハイドレートについて、相平衡測定とX線結晶構造解析を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
26年度の計画は、ゲストアニオンにカルボキシ酸を用いたイオン性クラスレートハイドレートに関して相平衡測定とX線結晶構造解析を実施し、アニオン中の炭素数と熱力学性質およびガス包蔵特性の相関を明らかにすることであった。当初の予想と異なり、いくつかのイオン性ゲスト物質についてガスハイドレートの生成が明確に確認できなかった。このため、直鎖カルボキシ酸アニオンにおける炭素数と、熱力学特性およびガス包蔵特性の相関の把握は早期に終了する見込みがで出てきた。次年度に計画していたα-ヒドロキシ酸をゲストアニオンとするイオン性クラスレートハイドレートについて、すでに研究を開始している。
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| 今後の研究の推進方策 |
26年度に引き続き、カルボキシ酸をゲストアニオンとするイオン性クラスレートハイドレートについて、熱力学性質とガス包蔵特性の相関を解明する。その後、α-ヒドロキシ酸についても研究を進める。26年度の研究から、当該サンプルについてX線結晶構造解析により得られる情報は有用だが限定的であることが分かった。そのため、X線結晶構造解析は補助的に用いることとし、カルボキシ酸アニオンを用いた時のCH4 + CO2ガスの分離効率に関してデータ取得を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究試薬の購入が遅れたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
27年度分と合わせ、研究試薬の購入に使用する。
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