可燃冰为什么“可燃”
可燃冰,学名天然气水合物,也称气体水合物,是由天然气与水分子在高压(>100 大气压或>10MPa)和低温(0~10℃)条件下合成的一种固态结晶物质。因天然气中80%~90%的成分是甲烷,故也有人叫天然气水合物为甲烷水合物。天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体外貌类似冰雪,可以像酒精块一样被点燃,故也有人叫它"可燃冰"。
可燃冰燃烧样态(图片来源网络)
从化学结构来看,天然气水合物是这样构成的:由水分子搭成像笼子一样的多面体格架,以甲烷为主的气体分子被包含在笼子格架中。不同的温压条件,具有不同的多面体格架。
天然气水合物化学结构(图片来源网络)
从物理性质来看,天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度,电介常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物,中子孔隙度低于饱和水沉积物,这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。
可燃冰的特点
天然气水合物作为未来潜在能源,具有资源量巨大、埋藏浅、能量密度高、洁净等特点,是地球上尚未开发的最大未知能源库。
资源量巨大——天然气水合物是全球第二大碳储库,仅次于碳酸盐岩,其蕴藏的天然气资源潜力巨大。据保守估算,世界上天然气水合物所含天然气的总资源量约为(1.8~2.1)×1016立方米,其热当量相当于全球已知煤、石油和天然气总热当量的2倍
埋藏浅——与常规石油和天然气比较,天然气水合物矿藏埋藏较浅,有利于商业开发。在深海,水合物矿藏赋存于海底以下0~1500 米的沉积层中,而且多数赋存于自表层向下厚数百米(500~800 米)的沉积层中。
能量密度高——在标准状态下,水合物分解后气体体积与水体积之比为164:1,也就是说,一个单位体积的水合物分解至少可释放160个单位体积的甲烷气体。这样的能量密度是常规天然气的2~5倍,是煤的10倍。
洁净——天然气水合物分解释放后的天然气主要是甲烷,它比常规天然气含有更少的杂质,燃烧后几乎不产生环境污染物质,因而是未来理想的洁净能源。
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