揭开“可燃冰”的神秘面纱

揭开“可燃冰”的神秘面纱


网站编辑:admin │ 发表时间:2015-09-21 │

可燃冰也叫天然气水合物,是由天然气 (主要是甲烷)和水分子在低温与高压下形成的类冰状的白色固体物质,也称为甲烷水合物。由于天然气水合物含大量的甲烷气体而具有极强的燃烧力,可直接燃烧,因此又俗称为 “可燃冰”,其密度为0.880.90g/cm?。

天然气水合物是一种笼形晶格包络物,即水分子通过氢键结合成笼形晶格,而气体分子则在范德华力作用下被包围在晶格的笼形孔室中。在天然气水合物中,不同组分的1个气体分子结合的水分子数不同,这与不同气体分子的大小、性质以及晶格中孔室被它们充满的程度等因素有关。当气体分子占据全部晶格中的孔室时,天然气中常见组分的水合物分子式为 CH4 .6H2OC2H6 .8H2OC3H8 .17H2OiC4H10.17H2OH2S.6H2OCO2.6H2O

形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和原材料。
  
首先,低温。可燃冰在010℃时生成,超过20℃便会分解。海底温度一般保持在24℃左右;
  
其次,高压。可燃冰在0℃时,只需30个大气压即可生成,而以海洋的深度,30个大气压很容易保证,并且气压越大,水合物就越不容易分解。
  
最后,充足的气源。海底的有机物沉淀,其中丰富的碳经过生物转化,可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源三者都具备的条件下,可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。

天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。在标准状况下,一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体,因而其是一种重要的潜在未来资源。

天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源。它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质,外貌极像冰雪或固体酒精,点火即可燃烧,有“可燃水”、“气冰”、“固体瓦斯”之称,被誉为21世纪具有商业开发前景的战略资源,天然气水合物是一种新型高效能源,其成分与人们平时所使用的天然气成分相近,但更为纯净,开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。

天然气水合物使用方便,燃气热值高,清洁无污染。据了解,全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍,具有广阔的开发前景,美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物,据测算,中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量,约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。

可燃冰是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%99.9%,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。全世界拥有的常规石油天然气资源,将在40年或50年后逐渐枯竭。而科学家估计,海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里,占海洋总面积的10%,海底可燃冰的储量够人类使用1000年,因而被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。


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