【目的】 粉炭混合水素燃焼の複雑な微小環境下における窒素含有コークスの酸化およびNO_x変換機構を解明し、石炭資源のクリーンかつ低炭素利用を促進すること。【方法】 密度汎関数理論（DFT）を用い、M06-2X汎関数および6-311G(d)基底を基に、ピリジン窒素を含む純コークスおよび予め水素化したジグザグ状コークスエッジモデルを構築し、静電ポテンシャル（ESP）解析により反応の優先的攻撃部位を予測し、水素化コークスとO₂の反応による異なる気相生成物生成の代表的酸化経路3経路とエネルギー障壁を系統的に計算・比較した。【結果】 静電ポテンシャル解析は、予水素化コークス表面が高度に分極的な特徴を示すことを明らかにした。純コークス（初期のN—C結合解離障壁237.4 kJ/mol）と比較し、予水素化コークスにおける律速段階の障壁は274.63 kJ/molに上昇し、表面水素化が窒素含有複素環の環開裂の反応速度論的抵抗を著しく増加させることを示唆した。経路比較では、経路3（NO₂生成）の律速障壁は334.19 kJ/molと著しく高く、動力学的に不利であった。経路1（NOおよびH_2O生成）および経路2（NOおよびCO生成）は競合可能な2経路であり、いずれも真の動力学的ボトルネックであるN—C結合解離に制約される。経路1は熱力学的に絶対優位（発熱692.76 kJ/mol）であるが、経路2は律速段階を越えた後に微小な動力学的優位性を有する。【結論】 水素混合微小環境下の窒素含有コークスの酸化はN—C結合解離に厳密に制御された高温過程であり、NOが主要な窒素酸化物生成物であり、NO₂の生成はほぼ無視できる。本微視的機構の解明は、後続のマクロな石炭-水素混焼流体力学(CFD)数値シミュレーションおよび汚染物質の精密制御に基盤となる本質的な動力学パラメーターの支援を提供する。

石炭-水素混焼;水素化コークス;密度汎関数理論;酸化機構;NO_x変換