磁気共鳴3次元画像計測と分子動力学によるCO2水和物の構造・物質移動機構の解明

利用三维磁共振成像和分子动力学阐明CO2水合物的结构和传质机制

• 批准号: 09750220
• 负责人: 平井 秀一郎
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750220/
• 关键词: 地球温暖化問題; ハイドレート; MRI

大気中のCO2濃度の増加を抑制するために分離回収した液体CO2を深海底に貯留し隔離しようとする方策は,深海底の超高圧力条件下でCO2ハイドレートと呼ばれる固体水和物が液体CO2と海水の界面に形成され,CO2が海洋中に溶解することを抑制し,海洋環境に与える影響を大きく低減する効果を有していると考えられている.しかし,液体CO2と海水の界面に存在する固体水和物を通してCO2が海水へ溶解拡散する物質移動機構については不明で,特にこのことを固体水和物の構造との関連において明らかにすることが基礎的にも,またCO2を安定に隔離し,貯留する制御指針を得るためにも重要であると考えられる.CO2ハイドレートは,サッカーボール状のケージが集合することによって超微粒子群を形成しており,その超微粒子群のすき間をフリーな水分子ならびにCO2分子が運動していることがCO2ハイドレート内での物質移動の担い手になっていると考えられる.本研究では温度を高度に制御された恒温室内で,耐圧特殊アクリル内に耐圧ガラスを密着させたペンシル型の超高圧MRI用試料管に,液体CO2とイオン交換した水を2つの液の間に界面が形成されるように注入した.界面でCO2ハイドレートを成長させ,CO2ハイドレート中の水分子を構成している水素原子核は,超伝導傾斜磁場内で水素原子核の固有回転振動数と同じ振動数をもつ電磁波の照射により共鳴励起され,これにより生じる誘導電流を検出することにより,2次元空間内における水分子濃度を画像計測を行い、CO2ハイドレートの成長速度を明らかにした。これにより、CO2ハイドレートの中の成長機構について考察をくわえることが可能となり、そのモデリングならびに透過係数を算出した。

Large 気 の CO2 concentration の raised を requirement by inhibiting す る た め に separate the 収 し た liquid CO2 を abyssal に retention し isolation し よ う と す る order は, abyssal の で under the condition of high pressure CO2 ハ イ ド レ ー ト と shout ば れ る solid water and が liquid CO2 と seawater の interface に さ れ, dissolve CO2 が ocean に す る こ と を inhibit し, sea Ocean environment に and え る を affected き く low cut す る unseen fruit を have し て い る と exam え ら れ て い る. し か し, liquid CO2 と seawater の interface に exist す る solid water and を tong し が seawater へ て CO2 dissolved company, scattered す る material mobile mechanism に つ い て は で unknown, especially に こ の こ と を solid water and の tectonic と の masato even に お い て Ming ら か に す る こ と が based に も, ま た CO2 を settle に isolation し, retention す る を suppression Pointers to る た め に も important で あ る と exam え ら れ る. CO2 ハ イ ド レ ー ト は, サ ッ カ ー ボ ー ル shape の ケ ー ジ が collection す る こ と に よ っ て superfine particle swarm を form し て お り, そ の superfine particle swarm の す き between を フ リ ー な water molecules な ら び に C O2 molecules が movement し て い る こ と が CO2 ハ イ ド レ ー ト within で の material mobile の bear い hand に な っ て い る と exam え ら れ る. This study で は temperature を height に suppression さ れ た room temperature で, resistance to special ア 圧 ク リ ル に inside resistance 圧 ガ ラ ス を indiscrete さ せ た ペ ン シ ル type の に 圧 MRI with sample tube, liquid CO2 と イ オ ン exchange し た water を 2 つ の に form が interface between liquid の さ れ る よ う に injection し た. Interface で CO2 ハ イ ド レ ー ト を growth さ せ, CO2 ハ イ ド レ ー ト し を の water molecules in て い る water は nucleus, super 伝 guide tilted magnetic field で water element within the nucleus の inherent to planning several と vibration with じ vibration number を も つ の electromagnetic wave irradiation に よ り resonance excitation up さ れ, こ れ に よ り raw じ る induced current を 検 out す る こ と に よ り, two yuan Concentration between inside に お け る water molecules を portrait measuring line を い, CO2 ハ イ ド レ ー ト の growth を Ming ら か に し た. こ れ に よ り, CO2 ハ イ ド レ ー ト の の growth in institutions に つ い て investigation を く わ え る こ と が may と な り, そ の モ デ リ ン グ な ら び に を through coefficient calculated し た.

项目成果

Hirai et al.: "Measurement of Clathrate-Hydrate Film Thickness Formed at the Interface between Liquid CO2 and Water" 4th Int.Conf.Greenhouse Gas Control Technology. (掲載予定).

Hirai 等人：“液态二氧化碳和水界面处形成的笼形水合物膜厚度的测量”第四届国际温室气体控制技术会议（即将出版）。

Hirai et al.: "Propagation Velocity of CO2 Clathrate-Hydrate Film" 4th Int.Conf.Greenhouse Gas Control Technology. (掲載予定).

Hirai 等人：“CO2 笼形水合物膜的传播速度”第四届国际会议温室气体控制技术（待出版）。

Hirai et al.: "Advanced CO2 Ocean Dissolution Technoligy for Longer Term Sequestration with Minimum Biological impacts" 4th Int.Conf.Greenhouse Gas Control Technology. (掲載予定).

Hirai 等人：“先进的二氧化碳海洋溶解技术，可实现对生物影响最小的长期封存”，第四届国际会议温室气体控制技术（即将出版）。

平井,他3名: "CO2長期隔離のためのハイドレート微粒子化海洋中層希釈溶解" 第35回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (掲載予定).

平井等。