모래, 물, 메탄 및 메탄 수화물로 구성된 합성 수화물 함유 퇴적물 샘플의 열적 특성을 측정하기 위한 프로토콜을 제시합니다.
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이 논문에서
요약
초록
메탄 하이드레이트(MH)는 해저와 영구 동토층 지역에 다량 존재합니다. 메탄과 수소 하이드레이트는 미래의 에너지 자원 및 에너지 저장 매체로 연구되고 있습니다. MH를 함유한 천연 퇴적물과 수화물 기반 기술에서 가스를 생산하는 방법을 개발하려면 가스 수화물의 열적 특성을 이해하는 것이 필수적입니다.
모래, 물, 메탄 및 MH로 구성된 샘플의 열적 특성' 측정은 MH의 용융열이 측정에 영향을 미칠 수 있기 때문에 어렵습니다. 이 문제를 해결하기 위해 MH 형성 중 과냉각 조건에서 열 특성 측정을 수행했습니다. 측정 프로토콜, 포화 변화 계산 방법 및 과도 평면 소스 기술을 사용한 샘플의 열 상수 분석을 위한 팁이 여기에 설명되어 있습니다.
가스 수화물 형성 속도가 매우 느리기 때문에 MH의 형성열이 측정에 미치는 영향은 매우 작습니다. 이 측정 방법은 수소, CO2 및 오존 수화물을 포함하는 가스 수화물-물-게스트 가스 시스템의 열적 특성에 적용할 수 있는데, 이는 가스 수화물의 특징적인 낮은 형성 속도가 MH에만 국한되지 않기 때문입니다. 이 방법의 핵심은 대상 물질의 상전이율이 낮다는 것입니다. 따라서, 이 방법은 상전이율이 낮은 다른 재료에 적용될 수 있습니다.
서론
가스 수화물은 케이스 1에서 게스트 분자를 함유하는 수소 결합 물 분자의 케이지 구조를 포함하는 결정 성 화합물이다. 바다의 바닥과 영구 동토 지역에서 메탄 하이드레이트 MHS () 많은 양의 흥미로운 미래 에너지 자원이지만 세계 기후 조건이 영향을 미칠 수 있습니다.
2013 년 3 월, 일본 석유, 가스 및 금속 국립 공사는 "감압 방법"3,4를 사용하여 동부 난카이 트로프 자연 MH-베어링 퇴적물에서 가스를 추출 할 수있는 세계 최초의 해외 생산 테스트를 실시했다.
가스 하이드레이트는 메탄 (1), 수소 (5), CO 2 1,6, 오존 (7) 등의 가스를 저장할 수 있습니다. 따라서, 메탄 및 수소 하이드레이트는 에너지 저장 및 운송 매체로 공부하고 있습니다. 이산화탄소를, CO 2 seques 대기로 방출 배출을 줄이기 위해CO에게 깊은 바다 퇴적물에서 2 수화물을 사용 tration 6을 공부하고있다. 오존은 현재 정수 식품 멸균에서 사용된다. 화....
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프로토콜
참고 :이 연구는 고압의 가연성 메탄 가스와 대형 고압 용기를 사용하는 모든 관련 물질 안전 보건 자료를 참조하십시오. 헬멧, 보호 안경, 안전 장화를 착용 할 것. 온도 제어 시스템이 정지하는 경우, 용기 내의 압력 MH 해리 증가한다. 사고를 방지하기 위해, 안전 밸브 시스템의 사용을 강력하게 자동으로 대기로 메탄 가스를 방출 할 것을 권장한다. 안전 밸브 시스템은 전력 공급없이 작동 할 수있다.
모래 물 메탄 가스 샘플 9 1. 준비
- 진동 테이블에 고압 용기를 배치했다.
- 모래 병에 물 병 4,000g 실리카 모래에 순수한 물 1.5 L를 따르십시오. 정확하게 각각 모래와 물 병에 모래와 물의 질량을 단다.
- 물병에서 2,110cm (3)의 내부 체적과 고압 용기에 순수한 물 1 L을 붓고물은 반 내부 용기를 채울 때까지.
- 전체 선박 진동 진동 테이블 켭니다. 진동 속도를 각각 50 Hz에서 220 W, 전원 공급 장치를 설정한다. 단계 150의 완료까지 진동을 적용한다. 용기를 진동에 의해 용기의 바닥에 드레인 라인 소결 금속 필터의 잔여 공기를 제거한다.
- 약 1g 초의 일정한 속도 -1....
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결과
도 2a 의한 열 상수 '측정 MH 용융. ΔT C로 온도 변화 인 영향을받지 않는 온도 프로파일을 도시한다.도 2b는 MH 융해의 영향을받는 온도 프로파일을 보여준다. 이러한 방정식 안정된 샘플 조건을 가정함으로써 유도되기 때문에도 2b에 프로파일은 식 1 및 2를 통해 분석 될 수 없다.
도 3a는 시간의 함수로서 용기 내의 과냉각의 압력, 온도 및 정도를 나타낸다. 시스템 후 수소 핵이는 압력과 온도 평형에 도달했습니다. MH의 형성은 시간 t = 170 분에서의 급격한 압력 변화에 의해 표시된다. 이중 달린 화살표는 과냉각의 정도가보다 2 °의 .......
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토론
측정에 MH의 형성 가열의 효과는 추정되었다. 도 3b 및 형성 H = 52.9 킬로 몰 -1 MH 14의 엔탈피 같이 MH의 형성은 열 S (H)의 변화율의 생성물로부터 추정되었다. 결과적으로, 최고 온도 변화는 0.00081 ° C 초 -1였다. 이 5 초의 시간 간격 동안 1 ° C와 150 ° C 사이의 TPS 센서의 온도 증가를 ΔT C보다 훨씬 낮았다. 자세한 추정 및 논의는 절에 설명되어 있습니다. 기준 9 4.
다음은 프로토콜 중요한 단계이다. 첫 번째 단계는 샘플 과냉각 상태를 유지한다. 두 번째 단계는 과냉각 ΔT의 SUP 정도 아래 TPS 센서의 승온 ΔT C를 유지하여 열 상.......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
본 연구는 재정적으로 일본의 메탄 하이드레이트 자원에 대한 MH21 연구 컨소시엄 경제, 무역, 산업 자원부에 의해 국립 메탄 하이드레이트 착취 프로그램에 의해 지원되었다. 저자는 실험과의 지원 T. 마에 카와와 S. 고토에게 감사의 말씀을 전합니다.
. (무라오카, M., 스 스키, N., 야마구치, H., 츠지, T., 야마모토, Y., 에너지 연료, 29 (3), 2015 년 1,345에서 1,351 사이, 2015, DOI의 허가 재판 그림 : 10.1021 / ef502350n). 저작권 (2015) 미국 화학 학회.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| TPS 열 프로브, 핫 디스크 센서 | Hot Disk AB Co., 스웨덴 | #7577 | Kapton 센서 유형, 센서 반경 2.001 mm |
| 핫 디스크 열 특성 분석기 | Hot Disk AB Co., 스웨덴 | TPS 2500 | |
| 토요우라 표준 실리카 샌드 | 토요우라 케이세키 공업 주식회사, 일본 | N/A | |
| 메탄 가스, 99.9999% | 도쿄 가스 화학 주식회사, 일본 | N/A | 등급 6 N, 볼륨 47 L, 충전 압력 14.7 MPa |
| 정수 시스템, Elix Advantage 3 | Merck Millipore., 미국 | N/A | 5 MΩ cm (25 &데그; C) 저항 |
| 진동 테이블, 진동 패커 | Sinfonia Technology Co. Ltd., 일본 | VGP-60 | |
| 냉각기, 온도 조절 욕조 순환기 | THOMAS KAGAKU Co., Ltd., 일본 | TRL-40SP | |
| Coorant, Aurora brine | Tokyo Fine Chemical Co., Ltd., 일본 | N/A | 에틸렌 글리콜 71 wt% |
| 온도 게이지 | Nitto Kouatsu., 일본 | N/A | Pt 100, 시스형 백금 저항 온도 감지기 |
| 압력 게이지 | Kyowa Electronic Instruments., 일본 | PG-200 KU | |
| 데이터 로거 | KEYENCE., 일본 | NR-500 | |
| 질량 유량 컨트롤러 | OVAL Co., 일본 | F-221S-A-11-11A | 최대 유량 2,000 아니요 ml/ M, 최대 설계 압력 19.6 MPa의 |
참고문헌
- Sloan, E. D., Koh, C. A. Clathrate Hydrates of Natural Gases, 3rd ed. , 3rd ed, CRC Press. Boca Raton, FL. (2007).
- Hatzikiriakos, S. G., Englezos, P. The relationship between global warming and methane gas hydrates in the earth. Chem. Eng. Sci. 48 (23), 3963-3969 (1993).
- Yamamoto, K.....
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재인쇄 및 허가
