籠形水合物的科學(xué)與技術(shù)研究以及在能源和環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用

趙予生　徐洪武　于曉輝　靳常青

摘要能源與環(huán)境是人們越來越關(guān)注的問題，而籠形水合物同時在這兩方面展示出了巨大的應(yīng)用前景：(1)在廣闊的海底大陸架中蘊藏著大量的以甲烷為主體的籠型水合物——天然氣可燃冰；(2)將大氣中日益增多的二氧化碳裝入籠型水分子中并沉于海底以降減溫室效應(yīng)；(3)氫氣可燃冰作為一種清潔的能源載體具有很高的能量密度、可重復(fù)再生、可快速充氫；(4)利用籠形水合物的形成過程，可以有效地分離氣體、降低能耗、減輕污染，雖然籠形水合物在工程應(yīng)用以及科學(xué)研究中有著重要的價值，但其晶體結(jié)構(gòu)，成鍵機(jī)制，溫壓相圖，熱化學(xué)與力學(xué)穩(wěn)定性，合成與分解的反應(yīng)動力學(xué)，聲學(xué)彈性，與海底沉積的反應(yīng)，以及擴(kuò)散和輸運性質(zhì)等都有待深入的研究，目前，科學(xué)家已經(jīng)研發(fā)或者正在探討將高壓和低溫裝置與中子衍射技術(shù)以及激光光譜、熱學(xué)測量、超聲技術(shù)等有機(jī)的結(jié)合在一起，從而能夠進(jìn)行一系列的實驗研究來解決諸多的基本科學(xué)問題，高壓及低溫環(huán)境下的中子衍射裝置在氫氣、甲烷以及二氧化碳?xì)怏w水合物體系研究中顯示了巨大的優(yōu)勢，并且在確定水合物晶體結(jié)構(gòu)，氣體分子在水合物籠格中的占據(jù)情況，以及氣體分子在籠格中的分布狀態(tài)等方面取得了巨大的進(jìn)展，

關(guān)鍵詞籠形水合物，高壓，低溫，中子衍射，晶體結(jié)構(gòu)，能源與環(huán)境研究