岩盤工学・資源開発技術・開発機械

[1K0509-14-05] 分子動力学シミュレーションを用いたメタンハイドレートにおけるCO₂-CH₄ガス置換メカニズムに関する考察(発表者：修士課程)

○白川 稜治¹、大槻 敏²、楠田 啓¹、今井 優記¹、杉村 渉¹、杉原 大樹¹、脇坂 肇¹、内藤 江児¹、上田 雄輝¹、日下 英史¹ (1. 京都大学、2. 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構)

キーワード：分子動力学シミュレーション、CO2-CH4ガス置換法、N2分子のケージ侵入性

本研究はメタンハイドレートにおけるCO₂-CH₄ガス置換メカニズムの解明を目的とする。その開発方法としてCO₂-CH₄ガス置換法が検討されている。これは、CO₂（もしくはCO₂ /N₂）をメタンハイドレート層中のメタンと入れ替えメタンガスを取り出すという手法であり、CCSの観点からも有効な生産手段の候補と考えられている。しかし、この手法を用いた際のゲスト分子の置換メカニズムは未だ解明されていない。そこで、本研究では、分子動力学シミュレーションを用いて、置換メカニズムに影響すると考えられる混合ガス組成や温度などの物理的因子の特定やメタンの置換率評価を行い、置換メカニズムの解明を試みた。本研究の結果から、本研究の条件において、温度による置換への影響は小さく、N₂はメタンハイドレート内部に侵入することが確認され、N₂の侵入をきっかけとしてメタンとCO₂の置換反応が進むことが推察された。また、小ケージではメタンとCO₂の置換が起こらず小ケージにCO₂は入らないこと、大ケージのCO₂ハイドレートは安定であることが確認された。