天然气水合物谱学特性的研究

天然气水合物是由水和小气体分子在低温、高压条件下形成的非化学计量性笼型结晶化合物,具有分布广泛、能量密度高、埋藏浅、洁净等特点,有望成为未来理想的新能源。由于水合物样品成分复杂,需要建立相应的谱学手段对其进行系统地分析。基于此,探讨3种常见的谱学手段(X射线衍射、拉曼光谱、核磁共振普)研究天然气水合物的基本物理化学特性。     

气体水合物稳定性相图的研究进展

天然气水合物在我国未来的能源战略中将占有重要地位,相关的基础研究具有重要性和紧迫性。无论是自然界的水合物矿藏还是实验室合成的水合物样品,水合物的形成和稳定存在都需要特定的压强(P)和温度(T)条件,因此,确定气体水合物的相稳定性与相边界,构建不同组分的水-气体混合物的温压(P-T)相图,一直是水合物研究的核心问题,特别是对于水合物材料的合成、水合物矿藏的开采和运输具有重要意义。基于此,从实验和理论方面介绍气体水合物相图的研究进展。     

天然气水合物开采方法的研究

天然气水合物是在一定温压条件下由水和小气体分子形成的非化学计量性笼状晶体物质,主要有3种晶体结构(Ⅰ型、Ⅱ型和H型),具有分布广泛、资源量大、埋藏浅、能量密度高、洁净等特点。基于此,从天然气水合物结构特点和研究现实意义出发,介绍目前开采方面的技术进展和存在的问题,并探讨几种常规开采水合物的方法,包括注热法、减压法、化学抑制法和二氧化碳置换法。     

Fe/Cr比对Zr(Fe,Cr)2吸氢性能的影响

参照锆合金中的第二相成分,熔炼2种不同Fe/Cr比的Zr(Fe,Cr)2(Fe/Cr=2和0.5)和ZrCr2(Fe/Cr=0)3种试验合金,对它们进行压力-成分-温度(P-C-T)测试和吸放氢动力学测试。同时用XRD对360℃吸氢前后的样品进行物相分析。实验结果表明,这3种合金在50,200,360℃3个温度下,均有吸氢量随Fe/Cr比值的降低而增加的现象。另外,在360℃,4MPa氢气气氛中测试时,这3种不同合金的可逆吸放氢量和吸放氢速度随Fe/Cr比的降低而增加。XRD测试表明,在360℃吸氢后并没有氢化物生成。     

Zr(Fe_x,Cr_(1-x))2合金在400℃过热蒸汽中的腐蚀行为

用真空非自耗电弧炉熔炼了3种与锆合金中常见第二相粒子成分相同的合金Zr(Fe_x,Cr_(1-x))_2(x=1,2/3,1/3).研究锆合金中第二相粒子的腐蚀行为.第二相合金的粉末在高压釜中经400℃/10.3 MPa过热蒸汽腐蚀不同时间后,利用XRD和能量过滤TEM对腐蚀产物进行了物相分析,结果表明:Cr对第二相合金的氧化速率有很大的影响,增加Cr含量可以提高第二相合金的耐腐蚀性能;由于Fe和Cr在ZrO_2中的固溶度极低,第二相合金被腐蚀形成ZrO_2时,Fe和Cr被排出并形成α-Fe(Cr)和γ-Fe(Cr),最终腐蚀生成(Fe,Cr)_3O_4.不同成分第二相合金的腐蚀行为不同,会对锆合金氧化膜的显微组织演化产生不同的影响,因而也对锆合金的耐腐蚀性能产生不同的影响.     

气体水合物形成条件的第一性原理热力学研究

天然气水合物在我国未来的能源战略中将占有重要地位,相关的基础研究具有重要性和紧迫性。水合物的研究涉及石油化工、材料科学、能源科学、凝聚态物理、物理化学等多个学科,是一个典型的交叉学科研究领域。在当前的气体水合物研究中,固相水合物的相稳定性是共通的关键科学问题。拟在第一性原理水平上,通过对分子间相互作用的精确描述,对典型的甲烷水合物建立化学势相图,进而获得水合物稳定存在的温度、压强热力学条件,建立天然气水合物成藏的微观物理图像。     

气体水合物分解原理的研究

气体水合物作为清洁能源,具有良好的利用前景,而且由于气体水合物资源量大,能量密度高,可作为理想传统化石燃料的替代品,因此受到各国相关领域专家和政府的高度关注。基于此,主要探讨几种典型气体水合物的分解行为,包括甲烷水合物,二氧化碳水合物,氢气水合物,并总结分析不同种类气体水合物的分解原理及实现过程,以期实现天然气水合物的大规模安全开采。     

二氧化碳置换法开采天然气水合物的研究现状

天然气水合物在开采过程中形态会发生变化，从固态变为液态和气态，即发生相变。因此，水合物的开采原理主要是围绕改变水合物稳定存在的条件(温度和压力为主要因素),促使水合物分解，从而产生天然气。目前，天然气水合物开采技术主要有注热法、降压法、化学试剂法和二氧化碳置换法。其中，二氧化碳置换法开采天然气水合物具有十分重要的现实意义。这种方法可以弥补传统开采方法的不足，并有望成为未来工业化天然气水合物开采的主要技术之一。