论文部分内容阅读
氢气作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,是人类战略能源的发展方向。氢能体系主要包括氢的生产、储运、应用三个环节,而氢能的储存是关键,也是目前氢能应用的主要技术障碍。随着天然气水合物在全球范围内的大量发现,水合物储气技术已成为能源领域和资源领域的一大研究热点,而且利用水合物储氢已成为可能,目前正处于研究阶段。本文从热力学和动力学两方面研究气体水合物的生成,为研究水合物储氢提供了技术支持。首先研究了TBAB-CH4二元水合物在磁悬浮重量吸附仪中的生成,提出了一种新的测量水合物密度和储气量的方法——磁悬浮天平称量法。实验中测得二元水合物的密度介于0.972~1.082 g·cm-3之间。质量分数20.8 wt%的TBAB溶液,在3.01~7.07 MPa范围内同一压力下,温度273.64 K时,生成水合物的储气量大于其他实验温度下水合物的储气量,而且压力在5.05 MPa时水合物的储气量为55.73 V/V,超过TBAB-CH4二元水合物的理想储气量45.12 V/V。其次研究了干水-甲烷水合物的生成,提出了一种加速气体水合物生成的实验技术,从动力学上为氢气水合物的生成提供了依据。通过研究不同硅-水质量比的干水分散情况,发现硅-水质量比为1:19时干水状态以及流动性最佳。用硅-水质量比为1:19的干水储甲烷,在12 h内最高甲烷含量为166.45 V/V,接近理想储气量172.26 V/V。然后以THF、TBAB、tBuNH2作为热力学促进剂合成了THF-H2、TBAB-H2和tBuNH2-H2三种二元水合物,其储氢量均不高。THF-H2水合物最高储氢量为0.211 wt%,仅仅达到理想值的20.2 %;TBAB-H2水合物最高储氢量为0.097 wt%,为理想值的24.5 %;tBuNH2-H2水合物储气量为0.028 wt%,为理想值的1.8 %。预将促进剂加入到干水中来合成氢气水合物,但THF、TBAB、tBuNH2对干水结构有破坏作用,因此需要寻找合适促进剂来保证干水在高速剪切过程中的稳定性。最后设计了一种可视化高效制备气体水合物的喷射反应器,可在动力学上加速气体水合物的生成,为氢气水合物的合成提供了一种新的实验装置和实验方法。