地下条件下のケッツィンサイトからの水、NaCl溶液、および深部塩水貯留層流体中の水素溶解度に関する実験的調査
Experimental investigation of hydrogen solubility in water, NaCl solutions, and deep saline reservoir fluids from the Ketzin site under subsurface conditions
高圧オートクレーブ装置を用いて、純水、NaCl溶液、およびケッツィンサイトからの深部貯留層ブライン中の水素(H2)の溶解度を実験的に測定した。実験は、地下水素貯蔵に関連する条件をカバーするため、温度373.15 K、圧力200 barまでで行われた。水素溶解度は圧力とともに増加するが、温度効果は比較的小さく、部分的に非単調であった。純水での測定は文献データを再現し、水素溶解の特徴的な温度反転挙動を確認した。塩水系では、顕著な塩析効果により純水と比較して水素溶解度が低下した。この効果は、イオン強度と多価イオン組成の増加が水素溶解の温度感受性をさらに抑制する複雑なケッツィンブラインでより顕著になった。貯留層関連条件下では、注入された水素のごく一部のみが地層ブラインに溶解すると予想される。この研究の重要な成果は、天然の多価イオン貯留層ブラインに対する初めての実験的水素溶解度データセットの生成である。このデータセットは、将来の熱力学および貯留層スケールモデリング研究の実験的基盤を提供し、溶解度駆動の水素損失の評価を支持し、地下水素貯蔵性能の評価における不確実性の低減に貢献する。
- 高圧オートクレーブ装置を用い、373.15 K・200 barまでの条件で純水・NaCl溶液・ケッツィンサイト由来深部貯留層ブライン中の水素溶解度を実験測定した。
- 水素溶解度は圧力とともに増加する一方、温度効果は比較的小さく部分的に非単調で、純水では特徴的な温度反転挙動を確認した。
- 塩水系では顕著な塩析効果により純水より水素溶解度が低下し、イオン強度と多価イオン組成が高いケッツィンブラインで温度感受性の抑制が顕著だった。
- 貯留層関連条件下では注入水素のごく一部のみが地層ブラインに溶解すると予想される。
- 天然の多価イオン貯留層ブラインに対する初の実験的水素溶解度データセットを生成し、熱力学・貯留層スケールモデリングと溶解度駆動の水素損失評価の基盤を提供する。
地下(地層)水素貯蔵の実現性を左右する「溶解度による水素ロス」を定量化した基礎研究。実証・商用の発表ではなく実験室データだが、水素貯蔵プロジェクトの回収率・必要パディングガス・経済性評価の前提を精緻化するもので、塩析効果で溶解度が低下する点は「貯蔵に向く地層/向かない地層」の選別基準になり得る。水素貯蔵・CCS関連の地下評価技術を持つ企業や、貯蔵適地の評価サービスへの投資判断で参照価値がある。