2019年3期重點推薦文章:(1)甲烷水合物分解過程的微尺度測量

2021-02-15 化工學報

《化工學報》2019年3期中最具亮點和特色的文章被選中作為重點推薦文章,下面來看看這些文章及其作者團隊的故事吧。

DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20180821

甲烷水合物分解過程的微尺度測量

周雪冰1,2,3,4, 劉嬋娟1,2, 羅金瓊1,2, 梁德青1,2

(1 中國科學院廣州能源研究所, 廣東 廣州 510640;
2 中國科學院天然氣水合物重點實驗室, 廣東廣州 510640;
3 廣東省新能源和可再生能源研究開發與應用重點實驗室, 廣東 廣州 510640;
4 中國科學院廣州天然氣水合物中心, 廣東 廣州 510640)

研究亮點:氣體水合物在低壓或者高溫條件下會分解形成自由氣體分子和自由水分子。當分解溫度低於0℃時,部分氣體水合物會在不穩定條件下長期存在。這種現象通常出現在甲烷等氣體水合物中,稱為水合物分解過程中的「自保護」效應。本實驗採用雷射拉曼和PXRD在-20℃, 常壓條件下對甲烷水合物的分解過程進行了原位測量。研究發現甲烷水合物在進入「自保護」效應階段後,冰晶在(100)晶面上的生長受到抑制,使其在水合物表面形成了一層緻密的冰膜。這對於阻礙甲烷分子向氣相中擴散,保持內層甲烷水合物穩定具有十分重要的作用。

作者及團隊介紹:

 中國科學院廣州能源研究所天然氣水合物應用基礎研究室前身為中國科學院廣州能源研究所地熱與熱泵實驗室。隨著我國天然氣水合物基礎研究工作日益受到重視,以及中國科學院也將天然氣水合物列入重要方向予以支持,2001年地熱與熱泵實驗室拆分成地熱能工程中心和氣體水合物實驗室,全面開展天然氣水合物相關研究。2004年能源所為了進一步發展,對所各方向進行了重新布局,成立了天然氣水合物研究中心。2005年天然氣水合物研究中心進行了學科調整,氣體水合物實驗室拆分成天然氣水合物基礎研究實驗室和天然氣水合物開採技術實驗室。天然氣水合物基礎研究實驗室保留了原氣體水合物實驗室的研究人員和實驗設備,全面開展天然氣水合物基礎理論和應用技術方面的研究。

  本實驗室已建成良好的天然氣水合物基礎研究平臺,實驗儀器總價值已接近2000萬。研究領域已從一開始的獨具特色的致冷劑水合物延伸到對新世紀能源工業至關重要的天然氣水合物,充分將熱能工程、地質學、環境科學與化學工程學科的優勢結合在一起,著重研究天然氣水合物的物理化學性質、相平衡、生長動力學、生成/分解過程等相關基礎問題以及開發空調與蓄冷、天然氣固態儲運、天然氣水合物管道抑制、海水淡化應用技術。先後承擔了多項國家重點科技項目和國家自然科學基金項目,以及廣東省重點攻關和自然科學基金等地方委託項目。

  本實驗室有研究員2名,副研究員6名,高級工程師1名,中級職稱4名,博士和碩士研究生多次獲中國科學院院長獎學金和廣州能源所工藤獎學金。另外還聘請了多名國外知名學者和國內院士做客座研究員。

截止到2018年,本實驗室已累計發表論文500餘篇,申請專利100餘項,授權軟體3項,獲廣東省科學技術獎二等獎和中國石油和化學工業協會科學技術獎二等獎和三等獎各1次。

  本實驗室積極參與國際國內合作和交流,先後有美國的國際著名水合物專家Sloan教授,英國Heriot-Watt大學Tohidi教授,日本慶應大學森康彥教授,俄羅斯莫斯科國立大學Evgeny Chuvilin教授等多名國際著名水合物專家訪問天然氣水合物基礎研究實驗室。本實驗室已經與境外多家研究機構進行合作,同中國海洋石油總公司,中國石油天然氣集團,石油大學(北京)、廣州海洋地質調查局等都建立了良好的合作關係。

熱忱歡迎各大專院校的老師和企事業單位的領導來我們實驗室交流、訪問及洽談合作事宜,同時歡迎有志學子報考我們實驗室的碩士、博士研究生。

圖1 步入式低溫試驗室

圖2 成藏動力學實驗系統

圖3 高壓合成反應釜系統

圖4 流動安全測試系統

圖5 水合物力學測試系統

團隊合照


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