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近期可燃冰的炒作就是一个计算乌龙

已有 10838 次阅读 2017-5-22 13:56 |个人分类:科普荟萃|系统分类:科普集锦|关键词:可燃冰,计算,乌龙,能量块| 计算, 可燃冰, 乌龙, 能量块

最近一段时间,各大媒体都在炒作一个概念——可燃冰,这里说炒作一点也不过分,因为从媒体所公布的内容来看,真的是炒作。截止到今天,股市中相关的概念股还在疯长。

按照网传央视等众多媒体的说法,可燃冰就像《铁臂阿童木》和《变形金刚》中机器人所用的能量块,体积小、能量高。而且还举了一个通俗的例子:一辆使用天然气为燃料的汽车,如果一次加100升天然气能跑300公里的话,那么加入相同体积的可燃冰这辆车就能跑5万公里!

天呀,看到这里,大家都很兴奋是不是?核动力航母所用的能量也不过如此吧,我们期盼已久的能源问题看来马上就要解决了!

这难道真的是一种新的黑科技吗?显然不是,对于可燃冰的研究至少可以追溯到1810年,首次在实验室发现可燃冰,但一直没有引起人们的重视,只是作为一种气体水合物对待而已;上个世纪30年代,前苏联在天然气输气管道中发现了天然气水合物,因为它堵塞了输气管道,因此引起了人们对它的重视,60年代前苏联又在西西伯利亚永久冻土带发现了可燃冰矿藏,这引起了多国科学家的注意;1970年,前苏联开始对可燃冰矿床进行商业开采。之后多年,一直渴望将其作为一种新的能源来利用,可惜总体上成本不合算,并没有太多有意义的进展。可见,可燃冰的概念已经存在200多年了,其商业开采也有近50年了。

本月,我国公布在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功,本来也是一件值得高兴的事儿。可惜由于计算上的乌龙,让一个简单的问题变得复杂,甚至演绎出一系列啼笑皆非的故事。虽然现在有不少专家从各个方面进行了解释,但总觉得有些将简单问题复杂化了,让人看得云里雾里,这本来是一个初中生就可以理解的问题。在说清楚这个问题之前,我们还是先解释几个概念。

甲烷气体,号称地球上最干净的化石能源,常温常压下无色、无味、无毒、无腐蚀性,也不溶于水。天然气(Natural Gas)中的主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,有时还含有其他一些大气成分中的气体等。

液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG),很容易理解,是将天然气液化的产物,其体积约为同量气态天然气体积的1/625。其制造过程是将油气田生产的天然气先进行净化处理,然后进行一连串超低温过程进行液化后,储存在低温压力罐中(-161.5摄氏度、0.1MPa)进行运送。在实际作为燃料使用中,一般有压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)两种形式。以汽车为例,压缩天然气汽车中一般将天然气压缩到20.7—24.8 MPa储存在车载高压气瓶中,但气瓶体积非常大(普通家用车70升),本身重量就很重,携带的燃料并不多,汽车连续行驶里程短,充一次气可行驶100~200公里。如果不是价格便宜和附近有加气站,许多司机并不愿意选择使用。而液化天然气就不同了,一次充气,可以行驶500~1000公里以上,适合长途运输使用。由于工艺和成本上的原因,世界上目前使用较多的仍然是压缩天然气汽车。虽然天然气已经这样使用数十年从未出现过天然气爆炸、燃烧而导致车毁人亡的案例,但大家还是害怕其危险性,许多人对高压钢瓶就有恐惧感。

可燃冰,化学上称天然气水合物,分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,是天然气与水在低温高压条件下形成的类似冰状的结晶物质,遇火可以燃烧,故得名可燃冰。可燃冰分子结构就像一个一个由若干水分子组成的笼子,将甲烷分子包在里面,因此也称笼形包合物(Clathrate),分子式可写成为CH4·8H2O,在0℃和30个大气压的作用结晶成“冰块”状。从物理性质来看,可燃冰密度接近并稍低于冰的密度。1立方米的可燃冰在常温常压下可释放出164立方米的天然气及0.8立方米的水

下面,我们根据上述数据来计算一下。1立方米的液化天然气和可燃冰在常温常压下分别可释放出625和164立方米的天然气,也就是说,不考虑其他因素,仅仅从提供的天然气来看,可燃冰只有液化天然气能量密度的1/4,如果液化天然气汽车加装一次燃料能跑500~1000公里,加装同等体积的可燃冰只能行驶125~250公里,大致与压缩天然气汽车相当。这就比较尴尬了,说好的100升跑五万公里呢?关键问题,在目前汽车所能提供的有限空间限制下,要直接用可燃冰近乎天方夜谭,还不如直接用压缩天然气呢,未来也很难成为新一代能源革命的法宝。




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