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• 氷点下温度域におけるクラスレートハイドレートの相平衡条件と結晶構造

  2015年03月 

論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• Eutectic crystallization of cyclopentane clathrate hydrate and calcium sulfate: Implications for seawater desalination

  Yuta Agatsuma, Mion Orita, Yukari Sukegawa, Kouki Mekaru, Rinnosuke Tamaki, Ryo Ohmura, Keita Yasuda

  Journal of Environmental Chemical Engineering ( Elsevier )  13 ( 5 ) 118029   2025年10月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

  関連する研究費コード: JP19K14911, JP22K03948

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  The eutectic crystallization of cyclopentane clathrate hydrate and solid calcium sulfate was performed to reduce the amount of calcium sulfate in concentrated seawater for the development of seawater desalination and salt production technology. The experiments were performed in terms of eutectic conditions and dynamics of eutectic crystallization. From the eutectic condition measurements, it was found that the eutectic temperature is 280.1 K, and the eutectic concentration corresponds to a mass fraction of 0.002 of calcium sulfate. In the eutectic crystallization experiments, the remaining unreacted solution was analyzed. An increase in the water-to-hydrate conversion ratio led to an increase in the reduction ratio of calcium sulfate; it was found that an average water-to-hydrate conversion ratio of 14 % yielded an average reduction ratio of calcium sulfate of 18 %. Based on these results, a conceptual design for a methodology was presented combining reverse osmosis, multi-stage clathrate hydrate-based seawater desalination, multi-stage clathrate hydrate-based seawater desalination with calcium sulfate reduction, and clathrate hydrate-based seawater desalination and salt production.

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• Eutectic conditions of carbon dioxide clathrate hydrate and sodium Chloride: Implications for zero liquid discharge seawater desalination

  Akari Gibo, Seiya Nakao, Ryo Ohmura, Keita Yasuda

  Journal of Industrial and Engineering Chemistry ( Elsevier )  147   512 - 521   2025年07月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  The eutectic temperature, pressure, and concentration conditions of carbon dioxide clathrate hydrate and sodium chloride dihydrate were measured to advance clathrate hydrate-based seawater desalination and salt production technology that enables seawater desalination through zero liquid discharge. The measured eutectic conditions were within the temperature range of 256.2 K ≤ Teu ≤ 263.5 K, the pressure range of 0.91 MPa ≤ peu ≤ 2.70 MPa, and the concentration range, expressed as the mass fraction of sodium chloride, of 0.235 ≤ wm,eu ≤ 0.242. These eutectic conditions correspond to the four-phase equilibrium of a saturated sodium chloride aqueous solution, carbon dioxide clathrate hydrate, carbon dioxide gas, and sodium chloride dihydrate, as well as the five-phase equilibrium of a saturated sodium chloride aqueous solution, carbon dioxide clathrate hydrate, carbon dioxide gas, liquid carbon dioxide, and sodium chloride dihydrate. Based on the measured eutectic conditions, implications for implementing clathrate hydrate-based seawater desalination and salt production were presented, including a conceptual design for a methodology involving reverse osmosis, multi-stage clathrate hydrate-based seawater desalination, and clathrate hydrate-based seawater desalination and salt production.

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    DOI 学術リポジトリ

• Thermophysical Properties of Clathrate Hydrates with Various Guests for Novel Technologies: A Review

  Keita Yasuda, Ryo Ohmura

  International Journal of Thermophysics ( Springer Nature )  45   139   2024年10月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Thermophysical properties relevant to clathrate hydrate-based technologies were reviewed. Clathrate hydrates are solids composed of water and guests. The clathrate hydrate-based technologies considered in this study were as follows: carbon capture, utilization, and sequestration; natural gas storage and transportation; ozone storage and transportation; carbon dioxide clathrate hydrate as food; desalination and salt production; separation of tritiated water; cold thermal energy storage; and heat pumps and heat engines. The review was based on the experimentally measured data. The reviewed thermophysical properties were phase equilibrium conditions, formation/decomposition enthalpy, heat capacity, thermal conductivity, interfacial tension, and density. The phase equilibrium conditions determine the operating conditions for the clathrate hydrate-based technologies. The formation/decomposition enthalpy, heat capacity, and thermal conductivity relate to the thermal energy exchange during hydrate formation/decomposition. The interfacial tension is a key parameter when considering the multiphase flow composed of water and guests. The density influences the behavior of clathrate hydrates within the reactor. The relevance between these properties and the clathrate hydrate-based technologies was discussed. The methods correlating the phase equilibrium conditions were also compared in terms of applicability and usefulness. It was revealed that the suitability of the model, which is based on the Clausius–Clapeyron equation or statistical thermodynamic modeling, depends on the purpose of the correlation. Future perspectives of the thermophysical properties of clathrate hydrates were also discussed.

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    DOI 学術リポジトリ

• Carbon Dioxide Clathrate Hydrate Formation and Mass Balance Calculation: A Laboratory Experiment

  Keita Yasuda, Izuru Senaha

  Journal of Chemical Education ( ACS Publications )  101   3969 - 3974   2024年09月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Clathrate hydrates are attractive materials for education because they form from water and familiar compounds, such as carbon dioxide, and are relevant to novel technologies. In this study, an attempt to propose a laboratory experiment was summarized, which used carbon dioxide clathrate hydrate as an educational material with carbon capture technologies as the background of the experiment. The experiment was provided from October 2020 to August 2022 in the “Laboratory Experiments in Energy and Environment Engineering” class for second- and third-year undergraduate students. A total of 90 students, divided into 14 groups and 28 subgroups, performed the experiment. The carbon dioxide clathrate hydrate was formed under low-temperature and high-pressure conditions. Based on the measured temperature and pressure conditions, the amount of formed carbon dioxide clathrate hydrate was calculated as exercise problems. In addition to the exercise problems, the students submitted a report describing the experiments and related discussions. 92% of the students passed the required score to earn the credit for the class. The average score for those who passed the class was 84%. The educational effect was discussed based on the content of the exercise problems and reports. A stirring device to enhance the clathrate hydrate formation was designed and constructed by two students enrolled in “Project Management Practice” for fourth-year undergraduate students. They obtained a 100% score because they successfully constructed the device based on a project management method. The device was used in a laboratory experiment.

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• Mist cooling lithium–ion battery thermal management system for hybrid electric vehicles

  Aoto Teranishi, Takuma Kurogi, Izuru Senaha, Shoichi Matsuda, Keita Yasuda

  Applied Energy ( Elservier )  364   123214   2024年06月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Battery Thermal Management System (BTSM) is essential for maintaining optimal operation conditions for hybrid electric vehicles (HEVs) and electric vehicles (EVs). This study aimed to propose an innovative impinging jet cooling BTMS for HEVs using mist cooling. The dilute mist completely evaporated to avoid the risk of external circuit failure or corrosion that could result from surface wetting. Impinging experiments were performed under the conditions where inflow air temperature, Ta,in, was 21.2 ◦C ≤ Ta,in ≤ 31.0 ◦C and initial humidity, φ, was 50.9 %RH ≤ φ ≤ 96.0 %RH. It was found that the target plate was cooled down by up to 0.8 K without surface wetting by adding 5.5 mg/s water mist to the air. Numerical analyses were performed under conditions ranging from 21.2 ◦C ≤ Ta,in ≤ 31.0 ◦C and 0.0 %RH ≤ φ ≤ 100.0 %RH. The results and discussion highlight the importance of the critical initial humidity, φcritical: the complete evaporative threshold. Deviation between the experimental and numerical results at a fixed inflow air temperature, Δφ, was 1.9 %RH ≤ Δφ ≤ 3.0 %RH. Δφ was within the range of measurement uncertainty U(φ) = 4.0 %RH. Thus, the experimental and numerical results were consistent within the experimental measurement uncertainty. As a result, φcritical tends to be high in the case of high inflow temperature. The mist cooling is a viable way of BTMS for HEVs without surface wetting due to its large cooling capacity that results in a 7.4 K cooling effect in a hot environment.

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MISC（その他業績・査読無し論文等） 【 表示 ／ 非表示 】

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• クラスレートハイドレートを用いたリチウム水溶液濃縮技術の開発：リチウム濃縮の実験的検証

  大石 愛仁, 恒川 隼, 川下 宜郎, 久保田 浩, 安田 啓太

  第62回日本伝熱シンポジウム     2025年05月  [査読有り]

   

• バッチ式容器によるクラスレートハイドレートによるリチウム濃縮の検証

  恒川 隼, 大石 愛仁, 川下 宜郎, 久保田 浩, 安田 啓太

  第62回日本伝熱シンポジウム     2025年05月  [査読有り]

   

• 二酸化炭素クラスレートハイドレート生成系の相平衡条件測定：リチウム水溶液濃縮技術の検討

  鈴木 秀弥, 長嶺 圭恭, 川下 宜郎, 久保田 浩, 安田 啓太

  第62回日本伝熱シンポジウム     2025年05月  [査読有り]

   

• ミストを用いたサーバールームの高効率冷却

  瀬名波 出, 寺西 碧人, 安田 啓太

  クリーンテクノロジー ( 日本工業出版 )  35   2025年05月

   

• ミストによる自動車バッテリーの高効率冷却

  安田 啓太, 寺西 碧人, 瀬名波 出

  クリーンエネルギー ( 日本工業出版 )  34   2025年04月

   

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特許等知的財産 【 表示 ／ 非表示 】

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• 蒸発潜熱を利用した冷却装置、ミスト噴霧量制御方法及び制御プログラム

  特願 2023-186272  (2023年10月31日)

  特許 第7529315号  (2024年07月29日)

  寺西　碧人，安田　啓太，瀬名波　出，松田　昇一

• 海水淡水化装置

  特願 2021-043439  (2021年03月17日)

  特許 第7627152号  (2025年01月28日)

  安田　啓太，津金　佳汰，大村　亮，矢島　知美，中村　至高，秋吉　亮，吉村　逸人，中村　亮，戸村　重男

• 海水淡水化装置

  特願 2021-043440  (2021年03月17日)

  特許 第7627153号  (2025年01月28日)

  安田　啓太，宜保　あかり，大村　亮，矢島　知美，中村　至高，秋吉　亮，吉村　逸人，中村　亮，戸村　重男

科研費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• ハイドレート法による海水淡水化と製塩および石膏回収のゼロ・エミッション技術

  基盤研究(C)

  課題番号: 22K03948

  研究期間: 2022年04月  -  2025年03月 

  代表者: 安田　啓太 

  直接経費: 3,300,000（円）  間接経費: 990,000（円）  金額合計: 4,290,000（円）

• クラスレートハイドレート法による海水淡水化/製塩ハイブリッドシステムの開発

  若手研究

  課題番号: 19K14911

  研究期間: 2019年04月  -  2021年03月 

  代表者: 安田　啓太 

  直接経費: 3,300,000（円）  間接経費: 990,000（円）  金額合計: 4,290,000（円）

• クラスレートハイドレート法による海水淡水化技術の開発

  若手研究(B)

  課題番号: 17K14604

  研究期間: 2017年04月  -  2019年03月 

  代表者: 安田　啓太 

  直接経費: 3,300,000（円）  間接経費: 990,000（円）  金額合計: 4,290,000（円）

• 氷点下温度域におけるクラスレート水和物　－相平衡条件測定と結晶構造解析ー

  特別研究員奨励費

  課題番号: 10J03623

  研究期間: 2010年04月  -  2012年03月 

  代表者: 安田　啓太 

  直接経費: 1,400,000（円）  間接経費: 0（円）  金額合計: 1,400,000（円）

共同研究実施実績 【 表示 ／ 非表示 】

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• 海洋温度差発電に関連するクラスレートハイドレート生成系の相平衡条件

  研究期間: 2025年04月  -  2026年03月 

  直接経費: 50,000（円）  間接経費: 0（円）  金額合計: 50,000（円）

• 企業との共同研究

  研究期間: 2024年05月  -  2025年03月 

  代表者: 安田 啓太 

  直接経費: 1,700,000（円）  間接経費: 500,000（円）  金額合計: 2,200,000（円）

• 学術研究助成

  研究期間: 2024年01月  -  2025年12月 

  直接経費: 2,200,000（円）  間接経費: 0（円）  金額合計: 2,200,000（円）

• 企業との共同研究

  研究期間: 2023年10月  -  2026年03月 

  直接経費: 836,000（円）  間接経費: 264,000（円）  金額合計: 1,100,000（円）

• 企業との共同研究

  研究期間: 2023年09月  -  2024年03月 

  代表者: 安田 啓太 

  直接経費: 1,530,000（円）  間接経費: 470,000（円）  金額合計: 2,000,000（円）

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