什么是可燃冰？

与天然气的化学成分相似，可燃冰的“可燃”部分主要是甲烷，“不可燃”部分是水。那么，可燃冰看起来像什么？通过把一些可燃冰样品放在电子显微镜下，并充分发挥科学研究人员丰富的想象力，人们就能知道它们的真实样子。

根据下图，在微观世界中，可燃冰实际上由一个接一个的笼子组成。我们称之为单位细胞。每个“笼子”由20个水分子组成，通过氢键相互连接。注1，“囚犯”是一个甲烷分子。因此，可燃冰也变成狭义的甲烷水合物，化学式为CH4g20H2O，而广义的可燃冰可能是氮气、氧气、乙烷、丙烷等分子。

在古代，大量有机植物和动物被埋在地下。几亿年后它们才被发现。然后他们已经变得面目全非，变成了石油、煤炭和天然气。类似天然气的可燃冰的形成条件非常“对人友好”。只需要三个基本条件:第一，应该有气体源(甲烷),第二，温度应该在10-10摄氏度之间，第三，压力应该适中，例如，0摄氏度需要30个标准大气压。因此，可燃冰广泛分布在地球上，覆盖了90%的海域和27%的陆地，尤其是在深海和陆地的永久冻土中，其储量更是惊人。据估计，可燃冰的含量大约是世界上所有化石能源含量的两倍。

目前，有五种成熟的开采方案，其中热解和降压操作非常简单。只要有火源，就可以对其进行加热(通常是通过电磁加热或核辐射加热)，通过暴露在空气中可以对可燃冰进行减压。这种替代方法可以说是一举两得。由于二氧化碳的相平衡条件比甲烷低2倍，“笼子”中的甲烷分子可以被替换和替代。这种方法不仅可以开发甲烷，还可以固定碳和减少大气中的二氧化碳。化学试剂注入规则是注入大量的水合物抑制剂(甲醇、丙醇等)。)进入可燃冰以改善其相平衡条件，从而导致“笼”破裂并释放甲烷。这种方法极其昂贵，抑制剂也会造成环境污染。顾名思义，综合采矿法是将上述四种采矿方法灵活地结合起来。

易燃冰有取代传统化石能源的巨大趋势。为什么它还没有商业化？采矿比收集容易。平均而言，每立方米“冰”可以分解成164立方米的天然气和0.8立方米的水。由于气相的膨胀，在开采过程中不可能防止一些甲烷逸出。当进入海水时，会发生氧化，消耗海水中的氧气含量，给海洋生态带来危害。

如果逃逸到大气中，在同等体积的条件下，甲烷的温室效应约为二氧化碳的25倍，而已证实的可燃冰甲烷含量约为大气甲烷含量的3000倍。假设大约1%的甲烷逸出，理论上，大气中的甲烷含量将增加30倍，由此带来的温室效应将是一场灾难。幸运的是，甲烷在大气中的寿命为12年，然后分解。因此，目前合理开发可燃冰并非不可能。更可怕的是，一旦大陆架上的可燃冰被开采，其岩层结构就会发生变化，进而导致大陆架坍塌和海啸等自然灾害。

即使前方有荆棘，科学家也不会犹豫。一旦采矿技术成熟，可燃冰将彻底改变世界能源格局。

评论:

1.氢键之间的力很弱，所以“笼子”是不稳定的。当它遇到高温和低压时，氢键就会断裂，“笼子”就会破裂，甲烷就会逸出。

2.相平衡条件:本文指的是温度和压力的平衡。二氧化碳的熔点(冰点)高于甲烷。

参考文献:，陆，，，天然气水合物开采方法研究进展。