在青海的可燃冰样品被钻取出来的3个月后,国土资源部振奋地对外宣布了这条消息:中国首次在陆地发现了清洁能源可燃冰,且储量丰富。
消息很快传遍大江南北,可燃冰这种新鲜事物引起了人们浓厚的兴趣。那么,可燃冰究竟是一种什么物质,为何人们常说的“冰火两重天”,竟然可以同时在其身上出现?我们可以在哪里找到它?它的开发前景如何?对于世界的能源供应又将起到怎样的作用?
可燃冰不是冰
其实,可燃冰不是冰。
专家们总是不厌其烦地称之为“天然气水合物”或者“气水合物”。
简单地来说,水合物是含有水分子的化合物,中学课本上提到的明矾、石膏和蓝矾等,都是最著名的水合物。而当天然气分子与水分子紧密结合在一起时,就形成了可燃冰。
如果在分子层面考查可燃冰,我们就会发现,固态的水分子组成了一个个狭小的“笼子”,并密密匝匝地结合在一起形成了晶体,而每一个“笼子”里,都“锁”着一个天然气分子。
一般来说,可燃冰中甲烷与水的比例大约是1:6(准确数字应为1:5.75),这是因为,水分子需要大费周折地去搭建一个“笼子”来锁住甲烷分子,而甲烷分子只需要大大方方地“住”在水笼子里就可以了。
“笼子”与“笼子”之间的结合是如此紧密,天然气分子就像是压缩饼干一样被紧紧地挤压在了一起。而一旦“笼子”被打破,那些逸散开来的气体将占据很大的空间。有人做过计算,标准状态下,l立方米的甲烷水合物中能储存多达164立方米的气态甲烷(以及0.8立方米的液态水)。
值得一提的是,可燃冰中,水分子组成的这个“笼子”太小了,以至于稍微大一点的丙烷、丁烷分子都很难挤进去,这使得可燃冰中结合的天然气分子,绝大部分都是甲烷分子。自然界中,甲烷含量超过结合气体总量99.9%的甲烷水合物是最常见的。
因此,在英语世界里,可燃冰除了有“burning ice”这个俗称外,一般只称为甲烷水合物(Methane clathrate)。从这个角度说,可燃冰可算是自然中纯度最高的天然气了,要知道,一般状态下的天然气中,甲烷大约只占92%不到,此外还有3%左右的乙烷、2%左右的氮气和1%左右的丙烷,以及极少量的丁烷、戊烷和氧气等。
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