高時空間光学計測によるメタンハイドレート界面現象解明と天然ガス高効率生産への応用

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本研究では、海洋メタンハイドレート貯留層からの天然ガス高効率生産および増産に向けた、メタンハイドレート解離メカニズムの解明および高確度なメタン生産量の推定を実現する解離現象のモデル化を最終目標としている。前述の目標を達成するためには、メタンハイドレート界面近傍での非定常熱物質輸送現象の評価、および解離現象のモデル化が不可欠となる。本年度は、昨年度構築した化学反応モデルにおける活性化エネルギーを用いたパラメータフィッテングの精度向上や、高速位相シフト干渉計により取得したメタンハイドレート界面形状変化の評価を実施し、モデルの推定精度の向上や現象の多角的な検討を達成した。また確立した計測技術、および化学反応モデルによる解析手法を二酸化炭素ハイドレートの分解にも適用し、二酸化炭素の解離現象がメタンハイドレート同様に反応律速である可能性を示した。本結果は確立した計測技術および解析手法が、他ガス種ハイドレートへ応用できることを示しており、ガスハイドレート界面現象の研究に資する技術開発を行った。さらに、メタンハイドレート分解界面を高解像度カメラにより可視化し、界面の変化と分解速度について評価することで、解離現象が反応律速であることを明らかにした。この結果は、高速位相シフト干渉計による結果を裏付ける重要な成果である。以上より本研究では、高速位相シフト干渉計を用いた非定常熱物質輸送の定量計測と化学反応モデルにより、解離現象における熱物質輸送現象を定量評価し、解離現象の律速過程を明らかにし、合わせてメタンハイドレートの分解におけるメタン解離は反応律速であると推定した。解離現象における律速は、メタンハイドレートからの天然ガス高効率生産において重要な情報であり、本研究で明らかにした律速過程および律速の評価技術は、天然ガス増産において有用な知見であると言える。