ダイオードレーザーベースのラマンスペクトル分析を天然ガスおよび水素強化天然ガスの熱力学的特性評価に応用
Diode-Laser-Based Raman Spectroscopy Applied to the Thermodynamic Characterization of Natural Gas and Hydrogen-Enriched Natural Gas
本研究では、バイオメタン、再ガス化LNG、水素強化天然ガスの注入により不均一化が進む天然ガス輸送・分配網における、ガス品質の分散型・連続監視の必要性に対応するため、工業用ラマン分光計を用いた天然ガスおよび水素強化天然ガスのインライン組成および関連熱力学的特性測定装置を開発した。このシステムは、450 nmの広帯域レーザーダイオード、高スループットカスタム分光計、ATEX認証エンクロージャーに統合された耐圧ガスセルを採用している。ガス組成は校正スペクトルと非線形最小二乗法フィッティングにより取得され、高位発熱量(HHV)はISO 6976に従って計算される。装置は、1.5~17 baraの圧力および-20~55°Cの温度範囲で、認証された代表的なガス混合物を用いて検証された。OIML R140クラスAの要件に準拠し、HHV誤差は±0.5%未満、繰り返し性は0.1%以内を達成した。キャリアガスやサンプル操作なしで動作し、12ヶ月間の圧力還元ステーションでの長期フィールド運用で安定した性能が確認された。本結果は、ラマンスペクトル分析が、連続的な天然ガス品質監視および制御された水素混合用途に対して、堅牢で低メンテナンスなソリューションを提供できることを示している。
- 工業用ラマン分光計を用いた天然ガス・水素強化天然ガスのインライン組成・熱力学的特性測定装置を開発
- OIML R140クラスA要件を満たし、HHV誤差±0.5%未満、繰り返し性0.1%以内を達成
- 12ヶ月間の圧力還元ステーションでの長期フィールド運用で安定性能を確認
本成果は、天然ガスおよび水素混合ガスの品質をインライン・リアルタイムで監視するラマン分光計を実用化し、OIML R140クラスA(HHV誤差±0.5%未満)の認証要件を満たした点が重要。12ヶ月の長期フィールド運用実績も示されており、水素社会の進展に伴い需要が高まるガス品質監視装置市場において、競合差別化要因となる。水素混焼・注入インフラの拡大局面で、分散型計測ソリューションの実用性が確認されたことは、関連装置メーカーやエネルギーネットワーク事業者の投資検討材料となる。