Thermodynamic Stability, Spectroscopic Identification, and Gas Storage Capacity of N2O and N2 Mixtures Gas Hydrates

Abstract

아산화질소/질소(N2O/N2) (100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80) 혼합가스 하이드레이트를 분광학적으로 구조적 분석과 객체 분자의 거동을 측정하였다. Powder X-ray diffraction (XRD) 분석 결과, 모든 혼합비의 아산화질소/질소 하이드레이트는 SI 구조를 형성하였다. Raman spectroscopy를 통하여 아산화질소/질소 혼합가스 하이드레이트에 포집된 아산화질소 분자의 객체 포집 거동과 동공 포집률 변이를 측정하였다. 순수 아산화질소 가스 하이드레이트의 경우, υ1과 υ3 범위에서 2개의 라만 밴드가 나타나는데 이것은 아산화질소 분자가 S1 구조의 작은 동공과 큰 동공에 포집되었음을 의미한다. 아산화질소/질소(20/80) 혼합 가스 하이드레이트의 경우, 1개의 라만 밴드가 측정된 것으로 보아 아산화질소가 S1구조의 작은 동공에만 포집되었음을 알 수 있었다. 반면, 아산화질소-테트라하이드로퓨란(THF) 5.56 mol% SII 하이드레이트의 경우 υ1과 υ3 범위에서 관측된 1개의 라만 밴드는 아산화질소 분자가 SII 구조의 작은 동공에 포집된 것을 의미한다. 라만 결과를 이용하여 아산화질소/질소 혼합가스 SI 하이드레이트의 작은 동공과 큰 동공의 포집률을 추정하여 나타내었다. 아산화질소/질소 혼합가스 하이드레이트의 상평형은 274-286 K 온도 범위와 최대 8.4 MPa 압력 범위에서 측정되었다. 순수 아산화질소 하이드레이트와 아산화질소/질소(40/60) 혼합 하이드레이트의 온도변이에 따른 라만측정을 수행했고 아산화질소와 질소의 자기보존 현상을 발견하였다. 마지막으로, 아산화질소/질소 혼합가스 하이드 레이트에 대한 가스저장량을 제시하였다.