天然气水合物,是我们地球上非常丰富的天然气资源。天然气,你了解吧,就是妈妈用来烧饭的气体,是不是通常有蓝蓝的火焰?而天然气里呢,最主要的燃烧物质是甲烷。天然气水合物中也含有甲烷,但是它们不是以气体分子的形式存在的,而是甲烷分子与水分子结合在一起的。你还记得2008年奥运会开幕式上的那个人搭的绿色鸟巢吧。让我们来做个比喻,我们把水分子里的两个氢原子来看成每个舞者的手,只有他们手拉手才可以构建出一个类似于笼状的框架;但是,要是没有钢丝之类的器械帮忙,很容易就会塌掉,难以保持这个笼子的中空。而甲烷分子呢,就可以充当支撑,源源不断地填充在这个空的笼子中,将这个笼从内部充起来不让它塌,所以水分子和甲烷分子必须联合起来,才可以保证这个结构的稳定。水合物就是以这种形式存在于自然界的。
那水合物是什么时候被发现的呢?这个问题我们得回到200多年前,从第一次气体水合物的发现说起。1810年,在英国伦敦皇家实验室工作的Davy,发现了一种奇怪的固体物质,最后通过英法等很多科学家的研究和验证,给这种新物质取名为气水合物,它们存在形式和甲烷水合物一样,也就是说,只要把甲烷分子换成其他的气体分子就能形成相应的气体水合物。19世纪,英国化学家在试验室合成过这些物质,但是并没有引起很大的轰动。
1934年,遍及西伯利亚的天然气输运管道,途经永久性冻土、沼泽、森林地带和山区,将天然气远远不断的送到西欧各国。但是,天然气管道很容易被堵住,原因未知。通过很多努力发现,在管道中存在和冰一样的白色固体,科学家一筹莫展,并不清楚这些坏家伙是怎么来的,只是想办法不让他们堵塞天然气管道。直到60年代,苏联在开发索亚哈气田的时候,在地层中竟然发现了这种白色的物质。随后,在西伯利亚、墨西哥湾和日本海等地都相继爆出了这种神秘物质的存在。此时,科学家才意识到气水合物的存在是一种全球普遍的物理和地质现象。于是,20世纪70年代便刮起了一阵空前的水合物研究热潮,开始全球性的勘探、研究和开发。现在,随着石油能源的短缺,天然气水合物被认为是21世纪的最有潜力的替代能源,越来越受重视。
天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、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。
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