气水合物发展史
Davy于1810年首次在伦敦皇家研究院实验室成功地合成了氯气水合物,引起了化学家们的极大关注,如法国Berthelot相Villard,美国Pauli
g等化学家在科学辩论的同时还进行了各种水合物合成实验,成功地合成了系列气水合物。本世纪初期30年代,人们发现输气管道内形成白色冰状固体填积物,并给天然气输送带来很大麻烦,石油地质学家和化学家便把主要的精力放在如何消除气水合物堵塞管道方面。直到60年代苏联在开发麦索亚哈气田时,首次在地层中发现了气水合物藏4,人们才开始把气体水合物作为一种燃能研究。此后不久,在西伯利亚、马更些三角洲、北斯洛普、墨西哥湾、日本海、印度湾、中南海北坡等地相继发现了气水合物,这使人们意识到气水合物是一种全球性的物理地质作用现象,便掀起了70年代以来空前的水合物研究热潮。
在石油即将耗尽的现代,科学家积极的寻找有效的替代能源,近年来在海中发现的大量天然气水合物固体,天然气水合物
aturalgashydrates简称为气水合物gashydrates,是由主成分水分子组成似冰晶笼状架构,将气体分子等副成分包裹于结晶构造空隙中之一种非化学计量
o
stoichiometric的笼形包合物结晶。所包合的气体分子组成可能有甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷C3H8、异丁烷C4H10、正丁烷C4H10、氮N2、二氧化碳CO2或硫化氢H2S等。自然界产出的气水合物所含气体分子组成常以甲烷为主,故也有些学者将气水合物通称为甲烷水合物metha
ehydrate,而水合甲烷metha
ehydrate,成了目前的当红替代能源研究目标之一。
布鲁克黑文国立实验室的化学教授马哈詹等人,13日在加利福尼亚州圣叠戈举行的美国化学学会全国会议上报告说,他们建造了一个能放在桌面的耐压、耐低温透明舱室。研究人员在这个实验舱中仿真海底环境,人工制造出水合甲烷。
f水合甲烷Metha
eclathratealsocalled一metha
ehydrateormetha
eice是由海底火山以及厌氧微生物生成甲烷气体,在海底的高压和低温环境下,与水分子结合形成类似冰块的结晶,存在于海底沈积岩的孔洞与缝隙之中。这种水合甲烷结晶外观如纯白之半透明至不透明状的冰块,常温常压的环境下,很容易解离成甲烷气与水,只要有火源将它点火燃烧,故又被称为“可燃冰”其超分子结构稳定如图二,科学家认为在理想状态下,甲烷水合物稳定存在的温压条件为12~20℃、200~600Pa,密度约为09gcm3,其中平均而言,1mole的甲烷需要575moles的水形成完整的晶格,相当于一体积的水合甲烷晶体中含有168体积r