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FIE 寻找高效的甲烷水合物促进剂

文章出处:行业动态    发表时间: 2024-09-19 19:31:54

  甲烷作为一种清洁能源在我们的生产和生活中发挥了及其重要的作用,它在自然界中的储量能满足人类需求1000年,通过废弃物或者秸秆发酵的方法生产甲烷也已取得了重大突破。然而,甲烷的存储和运输仍然是一大难题,因为它只能在常压负161.5 C的条件下液化。甲烷水合物是由甲烷分子和水分子组成的像冰一样的笼型化合物,甲烷位于笼的中心,外侧水分子包裹着甲烷分子。一体积水理论上可以储存172体积的甲烷,因此它被认为是一种很有应用前景的储存甲烷的方式。例如,甲烷水合物可以在常压-20oC条件下储存3个月。

  合成甲烷水合物,需要有促进剂的存在,表面活性剂被认为是一种有效的促进剂,它能够更好的降低水的表面张力,有利于甲烷在水中的溶解。阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)已被证实是水合物合成的高效促进剂,它的反应时间为30分钟,储气倍数能够达到140。但由它合成的水合物在分解过程中会产生大量的泡沫,污染管线,导致表面活性剂流失,影响它的循环使用。非均相促进剂虽没泡沫,但效率太低,且储存不稳定。

  Frontiers in Energy最近发表了来自中科院青岛生物能源与过程研究所的研究论文Efficient promotion of methane hydrate formation and elimination of foam generation using fluorinated surfactants。论文从泡沫产生的原因入手,稳定的泡沫,既要有低的表面张力,同时要有高的表面粘度和强度,氟表面活性剂链很短的条件下便具备极高的表面活性,但由于链短,形成的泡沫表面强度小,很不稳定。基于此,作者考察了一系列氟表面活性剂,最终发现全氟己基磺酸钾(PHS)在20分钟的反应时间内能轻松实现最高储气倍数150(V/V),优于SDS,且水合物分解过程中没有一点泡沫产生,是迄今为止活性最高的甲烷水合物促进剂。结果如下图所示。

  Frontiers in Energy (FIE),是由教育部主管,高等教育出版社、中国工程院和上海交通大学共同主办的英文学术期刊。主编为上海交通大学翁史烈院士、清华大学倪维斗院士、中国石油集团工程技术研究院苏义脑院士和中国矿业大学彭苏萍院士。执行主编为上海交通大学黄震院士。FIE属能源科学综合性学术期刊,涉及领域包括基础能源研究、能源技术与应用、能源与环境、能源经济与政策和新兴能源问题等

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