天然ガスハイドレート資源は豊富であり、最も有望な新エネルギーの一つです。しかし、現在のところ天然ガスハイドレートの商業的採掘は実現しておらず、その微細構造特性およびガス貯蔵メカニズムは明確にする必要があります。SI、SII、およびSH型ガスハイドレートの骨格およびゲスト分子情報に基づき、3種類の典型的なハイドレートの分子モデルを構築し最適化しました。構造解析を通じて、ハイドレートの水素結合数、水素結合長、孔隙率、孔隙組成および孔径分布などの構造的特徴を明らかにし、3種類の典型的ハイドレートの微細構造の違いを比較分析しました。ハイドレート骨格構造に基づき、グランドカノニカルモンテカルロ法を用いてメタンおよび二酸化炭素の吸着挙動を研究し、ガス吸着量と吸着熱を結び付けて3種類のハイドレートの貯留特性および差異を説明しました。結果は、SII型ハイドレートが平均水素結合長が最長かつ数も最多であるものの、孔隙の連結性が最も劣ることを示しています。高圧はハイドレートのガス貯留量の増加に有利であり、低温はハイドレート中のガス吸着の安定性を高めます。二酸化炭素の貯蔵量はメタンよりも少ないものの、二酸化炭素の吸着安定性はより強いです。ガスの吸着量はSII型ハイドレートで最大であり、SI型ハイドレートで吸着熱が最大です。

ガスハイドレート; 構造特性; 貯留特性; 吸着; 分子シミュレーション