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天然气水合物的研究与开发

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

作者: 金翔龙.方银霞(国家海洋局海底科学重点实验室) 收录来源: 中国新能源网
【摘要】人类的生存发展离不开能源。当人类学会使用第一个火种时便开始了能源应用的漫长历史。几千年来,人类所使用的能源已经历了三代,正在向第四代能源时代迈进。主体能源的更替充分反映出人类社会和经济的进步与发展。第一代能源为生物质材,以薪柴为代表;第二代能源以煤为代表;第三代能源则是石油、天然气和部分核裂变能源。实际上,第二代和第三代能源是以化石燃料为主体,第四代能源的构成将可能是核聚变能、氢能和天然气水合物。

一、天然气水合物是人类未来能源的希望

  人类的生存发展离不开能源。当人类学会使用第一个火种时便开始了能源应用的漫长历史。几千年来,人类所使用的能源已经历了三代,正在向第四代能源时代迈进。主体能源的更替充分反映出人类社会和经济的进步与发展。第一代能源为生物质材,以薪柴为代表;第二代能源以煤为代表;第三代能源则是石油、天然气和部分核裂变能源。实际上,第二代和第三代能源是以化石燃料为主体,第四代能源的构成将可能是核聚变能、氢能和天然气水合物。

核聚变能主要寄希望于3He,它的资源量虽然在地球上有限(10~15t),但在月球的月壤中却极为丰富(100-500t)。氢能是清洁

、高效的理想能源,燃烧耐仅产生水(H2O),并可再生,氢能主要的载体是水,水体占据着地球表面的2/3以上,蕴藏量大。天然气水合物的主要成分是甲烷(C4H)和水,甲烷气燃烧十分干净,为清洁的绿色能源,其资源量特别巨大,开发技术较为现实,有可能成为21世纪的主体能源,是人类第四代能撅的最佳候选。

天然气水合物(gas hydrate)是一种白色固体结晶物质,外形像冰,有极强的燃烧力,可作为上等能源,俗称为"可燃冰"。天然气水合物由水分子和燃气分子构戚,外层是水分子格架,核心是燃气分子(图

1)。燃气分子可以是低烃分子、二氧化碳或硫化氢,但绝大多数是低烃类的甲烷分子(C4H),所以天然气水合物往往称之为甲烷水合物(methane hydrate)。据理论计算,13的天然气水合物可释放出1643的甲烷气和0.83的水。这种固体水合物只能存在于一定的温度

和压力条件下,一般它要求温度低于0~10℃,压力高于10MPa,一旦温度升高或压力降低,甲烷气则会逸出,固体水合物便趋于崩解。

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