我々のグループの新しい論文が出版されました。

比較的クリーンなエネルギー資源であるCH4の抽出とCO2の同時隔離を目的として、CH4-CO2ハイドレートに関する多くの実験的・理論的研究が行われてきた。しかしながら、CH4-CO2ハイドレートの平衡特性は、環境条件の曖昧さや不十分さによって、包括的な理解には至っていない。我々は、CO2が供給され、CH4が移動する共存相、水相および流体相に特別な注意を払いながら、置換のための可能な反応スキームを提案する。三相共存相と二相共存相の2つの置換反応スキームを取り上げる。個々のスキームにおけるCH4抽出の利点と効率は、最近開発された統計力学的理論に基づいて、置換に関与するすべての相におけるすべての成分の化学ポテンシャルから推定される。その結果、三相共存条件下でも置換は可能であるが、温度-圧力空間におけるその有効な窓は、二相共存条件下に比べてはるかに狭いことがわかった。通常、置換によって発生する熱量はわずかであるにもかかわらず、中圧領域では、放出された少量のCH4との混合による液体CO2の気化によって、大きな吸熱置換が示唆される。本研究は、CH4をCO2で置換するハイドレートの実用化に向けた最初の理論的枠組みを提供し、定量的計画の基礎となるものである。

Tanaka, H., Matsumoto, M. & Yagasaki, T. Efficiency and energy balance for substitution of CH4 in clathrate hydrates with CO2 under multiple-phase coexisting conditions. J. Chem. Phys. 159, (2023) https://doi.org/10.1063/5.0179655