海底可燃冰的主要成分,可燃冰是什么成份组成?
水和甲烷
天然气水合物是一种白色固体物质,有极强的燃烧力,主要由水分子和烃类气体分子(主要是甲烷)组成,它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等)下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物(碳的电负性较大,在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键,构成笼状结构)。一旦温度升高或压强降低,甲烷气则会逸出,固体水合物便趋于崩解。
海底燃冰是什么?
俗称可燃冰,主要成分是甲烷与水分子(CH4·H2O)。
它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿,而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气)。其中许多天然气又被包进水分子中,在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。这是因为天然气有个特殊性能,它和水可以在温度2~5摄氏度内结晶,这个结晶就是“可燃冰”。可燃冰的主要成分是什么?
可燃冰为固体形态的水于晶格(水合物)中包含大量的甲烷。分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。
因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。
可燃冰主要成分是水分子和烃类气体分子。可燃冰是一种甲烷气体的水合物,在深海中高压低温的条件下,水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体,能将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网状体中形成水合甲烷。
天然气水合物是一种白色固体物质,有极强的燃烧力,主要由水分子和烃类气体分子(主要是甲烷)组成,它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等)下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物(碳的电负性较大,在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键,构成笼状结构)。一旦温度升高或压强降低,甲烷气则会逸出,固体水合物便趋于崩解。
“天然气水合物”,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。可用mCH4·nH2O来表示,m代表水合物中的气体分子,n为水合指数(也就是水分子数)。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷,对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物(Methane Hydrate)。
每单位晶胞内有两个十二面体(20 个端点因此有 20 个水分子)和六个十四面体(tetrakaidecahedral)(24 个水分子)的水笼结构。其水合值(hydratation value)20 可由 MAS NMR 来求得。 甲烷气水包合物频谱于 275 K 和 3.1 MPa下记录,显示出每个笼形都反映出峰值,且气态的甲烷也有个别的峰值。
是天使还是魔鬼?
可燃冰的主要成分是甲烷,它主要分布在深海的沉积物、板块的隆起处、陆地的永久冻土中。它是甲烷和水在高压低温条件下形成的天然气水合物,呈冰状结晶。
可燃冰最大的优点是燃烧能量大,污染率极低。在温室效应日益加剧的今天,可燃冰是化石能源的有效替代品。
可燃冰的储量十分丰富,据保守估算在2.84*10^21m^,是煤炭、石油、天然气的1000倍。
可燃冰的缺点是,开采困难,因为大都是储存在海底,一旦发生井喷,会引起海啸、海底滑坡、甲烷泄露等事故。一旦引起甲烷泄露,比二氧化碳的温室效应还要强烈,那时会引起更大的生态灾难。
据估算,我国有着215万平方公里的储存面积,折合350亿吨油气当量的可燃冰。一旦掌握了安全、高效的开采方法,可燃冰是造福人类的理想能源,而一旦出现事故,又会造成巨大的生态灾难。所以说,可燃冰既是“天使”,又是“魔鬼”。
可燃冰产生的环境效益?
。甲烷是绝大多数“可燃冰”中的主要成分,同时也是一种反应快速、影响明显的温室气体。“可燃冰”中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多.
有学者认为,在导致全球气候变暖方面,甲烷所起的作用比二氧化碳要大10-20倍。如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。而“可燃冰”矿藏哪怕受到最小的破坏,甚至是自然的破坏,都足以导致甲烷气的大量散失。而这种气体进入大气,无疑会增加温室效应,进而使地球升温更快。
很多科学家认为,天然气水合物中的甲烷最终将对全球气候产生稳定的影响。在冰期开始时,地球变冷,冰盖扩大而引起海平面下降,海平面的下降又引起对海底压力的下降,这样就引起了天然气水合物的离散和甲烷释放,增加大气的温室效应,从而阻止了全球继续变冷。这样,天然气水合物可能是稳定全球温度的一个重要因子。
由此看来,可燃冰对环境的影响十分巨大。