談到能源,人們立即想到的是能燃燒的煤、石油或天然氣,而很少想到晶瑩剔透的“冰”。然而,自 20 世紀(jì) 60 年代以來,人們陸續(xù)在凍土帶和海洋深處發(fā)現(xiàn)了一種可以燃燒的“冰”。這種“可燃冰”在地質(zhì)上稱之為天然氣水合物(Natural Gas Hydrate,簡稱Gas Hydrate),又稱“籠形包合物”(Clathrate),分子結(jié)構(gòu)式為:CH4?nH2o,現(xiàn)已證實(shí)分子結(jié)構(gòu)式為CH4?8H2o。
天然氣水合物是一種白色固體物質(zhì),外形像冰,有極強(qiáng)的燃燒力,可作為上等能源。它主要由水分子和烴類氣體分子(主要是甲烷)組成,所以也稱它為甲烷水合物。天然氣水合物是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、PH值等)下,由氣體或揮發(fā)性液體與水相互作用過程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)。 一旦溫度升高或壓強(qiáng)降低,甲烷氣則會(huì)逸出,固體水合物便趨于崩解。(1立方米的可燃冰可在常溫常壓下釋放164立方米的天然氣及0.8立方米的淡水)所以固體狀的天然氣水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉積物或寒冷的永久凍土中。海底天然氣水合物依賴巨厚水層的壓力來維持其固體狀態(tài),其分布可以從海底到海底之下 1000 米 的范圍以內(nèi),再往深處則由于地溫升高其固體狀態(tài)遭到破壞而難以存在。
可燃冰燃燒方程式
CH4?8H2o+ 2O2=CO2+ 10 H2o(反應(yīng)條件為“點(diǎn)燃”)
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