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题名

水合物研制、结构与性能及其在能源环境中的应用

其他题名
Structure and properties of nature clathrate and its application in energy and enviromental science
作者
通讯作者Zhao Yu-Sheng; Jin Chang-Qing
发表日期
2019-01-05
DOI
发表期刊
ISSN
1000-3290
卷号68期号:1页码:108-124
摘要

天然气水合物是与能源和环境相关的物质,可以进行甲烷等能源气体的存储和提取,也可以用于对二氧化碳等废气的封存.天然气水合物主要分为三种结构:sI, sII和sH,在本文中对其稳定性、水笼类型和大小以及可俘获气体进行了论述.中子衍射技术是研究水合物的重要手段之一,有着独特的优势.如中子的穿透性可以研究在高压状态下压力腔体内的大块样品;中子对于轻元素的敏感性可以很好地确定水合物当中的碳、氢、氧元素.通过中子衍射和非弹散射可以得到水合物中H/D原子的位置、各向异性振动因子、不同温度压力下的客体分子的水笼占据率、客体分子在水笼中的无序分布、原子核密度分布(通过最大熵方法);通过时间分辨中子,可以检测水合物形成及分解过程的热力学和动力学过程.而利用非弹中子可以得到气体分子平移和旋转振动模式以及分子的量子态转变.通过二氧化碳气体注入对天然气水合物的开采可以实现能源气体甲烷的开采和废气二氧化碳的水合物封存,在减小地质灾害和开采成本上有着独特的优势.

其他摘要

Clathrate hydrates are energy and environmental related materials for energy storage and extraction, as well as for waste gas sequestration. The three general structures of natural clathrates, structure I, structure II and structure H are reviewed in the aspects of stability, cage size, and preferred guest molecule encapsulation. Neutron scattering technique has its unique advantage of clathrate hydrates characterization, such as large bulk property determination, penetration of high pressure vessel and the clathrate sample inside, sensitive to light elements (clathrate hydrates mainly containing C, H, and O atoms). Neutron diffraction and inelastic neutron scattering of clathrate hydrates are covered on the abilities of H/D atoms positions and anisotropic thermal parameters, pressure-temperature-dependent guest molecule occupancy, the disordered distributions of guest molecules and the nuclear density distributions, the thermodynamic and kinetic process of formation and decomposition, the translational and rotational vibration models of guest molecules and their quantum state transitions. Using CO2 to gently replace CH4 in methane hydrate is one of the most attractive exploiting schemes for its benefits to both geologic hazard consideration and cost efficiency (energy extraction and CO2 sequestration).

关键词
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收录类别
SCI ; EI ; CSCD
语种
中文
学校署名
通讯
资助项目
National Natural Science Foundation of China[11775011]
WOS研究方向
Physics
WOS类目
Physics, Multidisciplinary
WOS记录号
WOS:000455408900024
出版者
EI入藏号
20191306701343
EI主题词
Carbon Dioxide ; Chemical Elements ; Extraction ; Hydration ; Molecules ; Neutron Diffraction ; Neutron Scattering ; Pressure Vessels ; Quantum Theory
EI分类号
Gas Fuels:522 ; Tanks:619.2 ; Chemical Operations:802.3 ; Chemical Products Generally:804 ; Inorganic Compounds:804.2 ; Atomic And Molecular Physics:931.3 ; Quantum Theory ; Quantum Mechanics:931.4
ESI学科分类
PHYSICS
来源库
Web of Science
万方记录号
wlxb201901008
引用统计
被引频次[WOS]:4
成果类型期刊论文
条目标识符http://sustech.caswiz.com/handle/2SGJ60CL/26628
专题理学院_物理系
作者单位
1.Ctr High Pressure Sci & Technol Adv Res, Beijing 100094, Peoples R China
2.Southern Univ Sci & Technol, Dept Phys, Shenzhen 518055, Peoples R China
3.Chinese Acad Sci, Inst Phys, Beijing 100190, Peoples R China
通讯作者单位物理系
推荐引用方式
GB/T 7714
Zhu Jin-Long,Zhao Yu-Sheng,Jin Chang-Qing. 水合物研制、结构与性能及其在能源环境中的应用[J]. ACTA PHYSICA SINICA,2019,68(1):108-124.
APA
Zhu Jin-Long,Zhao Yu-Sheng,&Jin Chang-Qing.(2019).水合物研制、结构与性能及其在能源环境中的应用.ACTA PHYSICA SINICA,68(1),108-124.
MLA
Zhu Jin-Long,et al."水合物研制、结构与性能及其在能源环境中的应用".ACTA PHYSICA SINICA 68.1(2019):108-124.
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