流れ場・CO2濃度・温度分布の直接観察によるCO2ハイドレート生成機構の解明

通过直接观察流场、CO2浓度和温度分布阐明CO2水合物形成机制

• 批准号: 22K03955
• 负责人: 川合 政人
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hakodate National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03955/
• 关键词: 複合可視化; PIV; CO2濃度; CO2ハイドレート; シクロペンタン

CO2ハイドレート（CH）は，水分子が規則的に籠構造で結合してそれぞれの籠にCO2分子が一つずつ入った物質である．CHに取り込まれたCO2は気体のときよりも高密度になるので，CHはCO2の貯蔵性が高いという特長がある．燃焼ガスからCO2だけを吸収したり，海水から真水だけを取り出すことができるので，CHはSDGsの達成に寄与するキーテクノロジーとみなされており，その「生成促進技術」に注目が集まっている．しかしながら，CH生成場で何が起こっているのかを直接的に観察する装置の開発はまだ行われていない．本研究では，CH生成の流れ場，CO2溶解挙動，そして温度分布の観察を実現する計測装置を構築する．本研究の目的は，「生成反応部の流れ場，CO2溶解挙動，温度分布の同期計測手法を確立」し，「本手法を用いて非撹拌条件下におけるシクロペンタン（CP）を添加したCHの生成開始に至る機構の解明」を通して観測装置としての有効性を示すことである．本研究の学術的独自性と創造性は，CH生成反応の観察方法にある．本研究では，画像相関法（PIV）で流れ場を，pH指示薬でCO2濃度を可視化し，多点温度センサを容器内に複数挿入して温度場を計測する．これらの計測を同期させて現象を複眼的に観察しようとする試みは他に類がない．したがって，この観察手法が構築できれば，可視化計測分野においても，CH分野においても，学術的意義は大きい．今年度に実施した内容を以下に示す．〇実験系の構築：可視化されたハイドレート生成容器を製作した．可視化容器は，既存実験系のハイドレート生成容器の形状と寸法をもとに設計した．〇流れ場の可視化：可視容器の機能を確認することを目的として，大気圧条件下で流れ場の可視化実験を行った．

CO2 molecules are bound in regular cage structures.CH molecules are bound in regular As CO2 is absorbed from the combustion gas, and real water is extracted from the seawater, CH is committed to the achievement of SDGs, and its "generation promotion technology" attracts attention. However, the development of devices that can directly observe how the CH generation field arises is still going on. In this study, a measurement device was constructed to measure the flow field of CH formation, CO2 dissolution and temperature distribution. The purpose of this study is to establish a method for simultaneous measurement of flow field generation in the reaction zone, CO2 dissolution and temperature distribution, and to demonstrate the effectiveness of the measurement device under non-stirring conditions. The academic independence and creativity of this study are different from those of the original study. In this study, the image correlation method (PIV) was used to visualize the flow field, pH indicator and CO2 concentration in the multi-point temperature sensor. The measurement of these phenomena is based on the observation of the compound eye. The visual measurement of the division of the field, CH division of the field, academic significance. This year's implementation is shown below. 0. Construction of the system: visualization, production of containers. Visual container design is based on the shape and size of existing container systems. 0 Visualization of flow field: confirmation of function of visual container, purpose and operation of visualization of flow field under high pressure conditions.