オゾンをゲスト物質とするクラスレートハイドレートに関する研究

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オゾンは通常、オゾン分子同士で反応し酸素へと分解してしまうため、従来その保存は困難であった。私は、この性質を用いてオゾン分子を一分子ずつ隔離し、長期間かつ高濃度でのオゾンの保存ができることを示し、クラスレートハイドレートを用いたオゾンの保存技術を実用化すべく研究を進めてきた。昨年度までにオゾンハイドレートの生成条件の測定を行い、実用的な温度圧力範囲におけるデータを報告した。本年度は生成条件を予測するための理論モデルの構築を中心に取り組んだ。ハイドレートが生成する際には、原料ガスの組成とハイドレート中に取り込まれるガスの組成は一致しない。そのため、定まった組成を持つ原料ガスから連続的にハイドレートを生成するプロセスにおいては、ガス相およびハイドレート相の組成は時々刻々と変化する。産業利用を目的とした際には、このような組成の変化は品質、効率などに極めて大きく影響するため、組成変化の理論的な予測はハイドレートの産業利用のためには必要不可欠となっている。オゾンハイドレートについても、オゾン、酸素、二酸化炭素からなる混合ガスを用いて生成する必要があるため、理論モデルの構築が求められる。理論モデルは、実験的に得られた生成条件を良く再現するように分子種に固有の分子間カパラメータを調整することで最適化される。昨年度に報告したオゾンハイドレートの生成条件データを用いてモデルの最適化を行った結果、実験値を良好に再現するモデルを開発することができた。今後、理論モデルによりオゾンハイドレートの生産プロセスについて具体的な検討がなされると期待される。本研究成果は近日中に国際誌に投稿する予定である。