1、开采可燃冰 （科学世界2013年第11期）,可燃冰,可燃冰即天然气水合物。 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”。,开采可燃冰2013年3月12日，日本宣布在世界上首次成功地从海底之下的新资源“天然气水合物”中提取出甲烷。为了证明这一点，在开采作业进行的6天里，甲烷气体火焰一直在日本爱知县的渥美半岛近海约80公里处的船上熊熊燃烧着。甲烷（CH4）是由1个碳原子（C）和4个氢原子（
2、H）结合而成的分子，是“天然气”的主要成分。在日本，天然气被作为燃料广泛用于火力发电厂等。特别是东日本大地震（2011年3月11日）之后，由于核电站停止运营，导致供电不足，不得不通过火力发电来补足，从而使得天然气的进口量不断增加。从海底之下的天然气水合物中成功提取出甲烷，意味着开发天然气的道路前景广阔。甲烷分子被锁在“笼”中天然气水合物到底是怎样一种物质呢？水合物（hydrate）是指“含有水的化合物”。因此，天然气水合物就是天然气（主要是甲烷）和水组成的化合物。 乍一看，天然气水合物就像常见的冰块一样，是透明的（有气泡的部分是白色的）块状物。但由于其内部含有甲烷，与火接近时就会释放出甲烷并燃
3、烧。因此，天然气水合物也被称为“可燃冰”。甲烷分子被装在由水分子组成的“笼子”中，这就是天然气水合物的微观结构。水分子组成的“笼子”有两种形式：一种是正五边形围成的十二面体，另一种是由12个正五边形、2个正六边形围成的十四面体，每个水分子围成的多面体，内部都可储存1个甲烷分子。天然气水合物就是由这两种多面体组合而成，并形成晶体。这种晶体是一种高效储存甲烷的贮藏库。1立方米的天然气水合物晶体中可提取出的甲烷气体，其体积在常温、常压下，可高达160170立方米。,温度和压力是非常重要的条件在甲烷分子和水分子结合成天然气水合物的过程中，“温度”和“压力”必须被限定在特殊的范围内。其中必需的条件，就是
4、“低温”或“高压”，或两者兼有。比如在海平面附近的环境中，当温度是15、压力为1个大气压时，即使甲烷分子和水分子同时存在于同一个地方，也无法形成天然气水合物的结构。然而，当温度仍然保持在15、但压力增加到150个大气压后，就可形成稳定的天然气水合物的结构。在海洋中，压力最高的地方就是深海。这就是说，水深越深，那里的环境就更有可能符合天然气水合物存在的条件。当海水中的盐度为3%、温度为15时，要想获得稳定的天然气水合物的结构，就需要约150个大气压。实际上，随着海水的水深变深，海水的温度也会逐渐降低。水温降低时，天然气水合物的结构稳定存在所必需的压力值也会降低。事实上，以日本周边的海区为例，水深
5、约500米（压力约50个大气压）的地方水温在5左右。而当水温为5时，天然气水合物存在的临界条件为约50个大气压。这就意味着，天然气水合物存在的大致条件，就是深于500米的水下。只不过，一般情况下，即使满足了温度和压力的条件，也会因为海水中的甲烷不饱和而无法形成天然气水合物。因此，能够形成天然气水合物的场所，就只能是深于500米水深的海底下面。海底下面的地层有一个很重要的特点，就是越往深处，温度越高，这是由于受到了地热的影响。受这种温度上升的影响，海底之下的天然气水合物能够存在的深度（即天然气水合物能够存在的地层的厚度）是有界限的。这个深度（厚度）的界限数值随着海区具体位置的不同而有着很大差异，它由海底面所处的水深（影响压力）以及地热所导致的温度上升的速度等因素共同决定。在本次甲烷的提取实验获得成功的渥美半岛到志摩半岛一带的海域，海底面的水深约为1000米，天然气水合物得以存在的地层的厚度为海底下300多米。 此外,在温度较低的高纬度地区,陆地的地层下面也存在着天然气水合物，但世界上的大部分天然气水合物还是存在于海底之下。,谢谢大家,
