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新能源材料 投稿：董炤炥 天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）是分布于深海沉积物 或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物 质。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦 斯”和“气冰”。天然气水合物是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力， 可作为上等能源。它主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，所以也 称它为甲烷水合物。天然气水合物是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和 度、水的盐度、PH值等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的 白色固态结晶物质。一旦温度升高或压强降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便 趋于崩解。（1立方米的可燃冰可在常温常压下释放164立方米的天然气及0.8 立方米的淡水）所以固体状的天然气水合物往往分布于水深大于 300 米 以上的 海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持 其固体状态，其分布可以从海底到海底之下 1000 米 的范围以内，再往深处则 由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在。 从物理性质来看，天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解 常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和 饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差别是物探方法识别天然气 水合物的理论基础。此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。 可燃冰燃烧方程式 CH4+8 H2O+ 2 O2== CO2+ 10 H2O（反应条件为“点燃”） 简介 名词解释 天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate）因其外观像冰一样而且遇 火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”(英译为：Combustible ice）或者“固体瓦斯” 和“气冰”。它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH 值等）下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量 的、笼形结晶化合物（碳的电负性较大，在高压下能吸引与之相近的氢原子形成 氢键，构成笼状结构）。它可用mCH4·nH2O来表示，m代表水合物中的气体分 子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、 C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成 天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常 称为甲烷水合物（Methane Hydrate）。 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，燃烧值高，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。 中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品“可燃冰”，从而成为继美国、日 本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。 2007年5月1日凌晨，中国在南海北部的首次采样成功，证实了中国南海北部 蕴藏丰富的天然气水合物资源，标志着中国天然气水合物调查研究水平已步入世 界先进行列。 可燃冰的学名为“天然气水合物”，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