揭开“可燃冰”的神秘面纱

网站编辑：admin │ 发表时间：2015-09-21 │

可燃冰也叫天然气水合物，是由天然气 (主要是甲烷)和水分子在低温与高压下形成的类冰状的白色固体物质，也称为甲烷水合物。由于天然气水合物含大量的甲烷气体而具有极强的燃烧力，可直接燃烧，因此又俗称为 “可燃冰”，其密度为0.88～0.90g/cm³。

天然气水合物是一种笼形晶格包络物，即水分子通过氢键结合成笼形晶格，而气体分子则在范德华力作用下被包围在晶格的笼形孔室中。在天然气水合物中，不同组分的1个气体分子结合的水分子数不同，这与不同气体分子的大小、性质以及晶格中孔室被它们充满的程度等因素有关。当气体分子占据全部晶格中的孔室时，天然气中常见组分的水合物分子式为 CH4 .6H2O、C2H6 .8H2O、C3H8 .17H2O、iC4H10.17H2O、H2S.6H2O、CO2.6H2O。

形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。
   首先，低温。可燃冰在0—10℃时生成，超过20℃便会分解。海底温度一般保持在2—4℃左右；
   其次，高压。可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分解。
   最后，充足的气源。海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。

天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。在标准状况下，一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而其是一种重要的潜在未来资源。

天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源。它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，点火即可燃烧，有“可燃水”、“气冰”、“固体瓦斯”之称，被誉为21世纪具有商业开发前景的战略资源，天然气水合物是一种新型高效能源，其成分与人们平时所使用的天然气成分相近，但更为纯净，开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。

天然气水合物使用方便，燃气热值高，清洁无污染。据了解，全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍，具有广阔的开发前景，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物，据测算，中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。

可燃冰是天然气在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，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。全世界拥有的常规石油天然气资源，将在40年或50年后逐渐枯竭。而科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年，因而被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。