2021-07-15
5月18日，南海深沪海域天然气水合物(也称“可燃冰”)产出187小时。这是我国首次成功实现海域可燃冰的试采。新华社发文称，这将对能源生产和消费革命产生深远影响。可燃冰的秘密在哪里？前景如何？作者试图给每个人科普。
在“蓝鲸一号”钻井平台试生产天然气水合物的过程中，
可燃冰是不是冰？
可燃冰被称为天然气水合物，英文缩写为NGH。它是由天然气和水(可能含有少量其他小分子)在高压和低温下合成的固体结晶物质。无色透明，看起来有点像冰，有点像餐馆里常见的固体酒精。这是个有趣的名字。不知道是不是因为天然气才易燃，但是因为水才结冰。而且可燃冰的硬度和密度确实和冰差不多。
我们常说天然气是甲烷。在可燃冰中，甲烷约占80%至99%，有人说超过90%。一立方米可燃冰可释放约160~180标准立方米天然气。
我已经离开学校很久了。不知道大家对这个标准立方体还有没有印象。气体容易压缩。讨论气体体积时，讨论压力是非常重要的。就像大气中的空气和气球中的空气一样，它也是1L气体，但分子的数量却大不相同。标准立方指1个大气压下的气体体积。
可燃冰能量密度有多高？
与普通天然气相比，可燃冰绝对是一种能量密度很高的能源。我从数据上查了一下，就是同样条件下可燃冰的能量密度是天然气的2-5倍。
可燃冰的汽化(升华)是一个吸热过程。吸收热量意味着吸收热量和消耗能量。就像冰一样，我们必须融化它，把它放在温暖的地方，蒸发它，煮沸它。天然气在常温下是气态的，不需要沸腾，但汽化时的能耗是不可避免的。再加上水的影响，即使一立方米可燃冰能放出160立方米以上的气体，在同等条件下能量密度也只有天然气的2-5倍，这是综合计算的结果。1立方米天然气的热值为35-40MJ，因此通过简单计算，1立方米可燃冰的热值在70-200MJ之间。从这个结果来看，可燃冰的热值会略大于汽油。
可燃冰也有两个近亲，一个是LNG，一个是压缩天然气，一个是CNG。
LNG是液化天然气，是通过冷却加压得到的液态甲烷。数据显示，一立方米的LNG可以释放600多立方米的天然气，比可燃冰猛得多。从热值来看，LNG和汽油差不多，约为50MJ/kg。但由于其密度相对较轻，如果按体积计算，热值与可燃冰相当(LNG汽化也需要吸收能量)。
另一个近亲是CNG。天然气汽车储存天然气的压力约为大气压的200倍。如果按照简单的PV关系计算，即1立方米的CNG，大约可以产生200立方米的天然气。所以理论上，CNG的热值并不比可燃冰低多少，大概就是这样。
从另一个角度，看能量密度
我从纸上找到一个典型值：1立方米的可燃冰会分解成0.8立方米的水和164立方米的天然气。因此，1立方米可燃冰的能量密度是1立方米天然气的160多倍。但需要注意的是，水的密度为1000kg/立方米，而天然气在标准条件下的密度为0.7174kg/立方米，可燃冰的密度约为910kg/立方米，所以我们做一个简单的计算：
1立方可燃冰的质量=1 * 910=910千克
水的质量=0.8*998=798.4千克
天然气质量=164*0.7174=117千克
也就是说1公斤可燃冰中，有80%以上都是水，这就给能量密度打折扣了。如果按照质量算，可燃冰的能量密度不足天然气的五分之一。
可燃冰的优势
可燃冰可以认为是天然气的固体形态，所以天然气的优势就是可燃冰的优势。从目前的国际能源结构来看，大约60%到70%的能源消耗来自石油和煤炭。核能、天然气这样的清洁能源，占比相对较低。
与天然气相比，可燃冰具有更高的能量密度。燃烧也更清洁。在天然气中，氢碳比很高，燃烧产物中二氧化碳的排放比例较低，产生硫氧化物和氮氧化物的概率也很小。
就储量而言，全球陆地面积的20%和海洋面积的10%含有可燃冰。仅南海北部勘探的可燃冰储量就相当于1850亿吨石油。是石油储量的六倍。
对可燃冰的担心
讲了优点之后，要讲缺点和问题。但是今天，随着技术的飞速发展，我不确定我提到的问题是否得到了解决，所以我只能说是一种担心。
可燃冰的存在一定有两个关键词，第一个叫低温第二个叫高压。在开采过程中，高压必然会被破坏。会不会造成可燃冰迅速升华成气体喷出，甚至造成海底严重坍塌？这很抽象。我举个例子。如果家里的高压锅在煮东西，如果上面的压力阀突然被拆下来会怎么样？里面一定是气体和液体。这个实验很危险，所以我建议你不要尝试。火山爆发，这也是原理，突然露出顶部岩石的裂缝，导致岩浆喷出。
如何保存开采出来的可燃冰很快就会变成天然气，在常温常压下流失。从以往的实验来看，可燃冰的自我保存温度约为-7.5~0，即使在-5，可燃冰也会在两周内消失近一年半。如果在冰点以上，分解速度非常快。
无论是井喷还是分解，这些可燃冰都会变成天然气。如果这种天然气泄漏到大气中，它可能是比二氧化碳更严重的污染。
能源推广的关键是价格。如果能源成本增加，生活、旅行和生产成本也会相应增加。与汽油、液化天然气、压缩天然气相比，可燃冰在能量密度方面没有明显优势。然而，与普通天然气相比，它省去了压缩或液化的过程。但这部分成本，与开采成本相比，是否合适，我不知道。例如，在运输过程中，虽然固体比液体更容易运输，但运输10吨可燃冰是有成本效益的，其中8吨是水。此外，在使用时，水可能应该通过干燥设备去除。
作者：老张
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)。A、浓缩铀反应堆B、石膏反应堆C、天然铀反应堆D、重铀反应堆我的答案：AC4、【判断题】美朝核争论是从20世纪60年代开始的。我的答案：√5、【判断题】鎿元素是放射性元素。我的答案：√6、【判断题】核潜艇是核技术在动力方面的运用。我的答案：√3.5同位素应用1、【单选题】以下不属于重大核电站事故的是( )。A、美国三里岛事件B、前苏联切尔诺贝事件C、日本福岛事件D、美国密斯比事件我的答案：D2、【单选题】西汉时期的马王堆墓葬在今()被发现。A、河南B、天津C、湖南D、山西我的答案：C3、【单选题】半衰期是指放射性元素的质量退掉( )的时间。A、四分之一B、三分之一C、三分之二D、二分之一我的答案：D4、【判断题】所谓示踪原子就是贴了标签的原子。我的答案：√5、【判断题】碳14是放射性元素,人体也存在这样的元素。我的答案：√6、【判断题】医学界称碳元素在人体内是一个常量,没有半衰期。我的答案：X3.6核技术在医学领域的应用1、【单选题】以下用于癌症病人放疗的元素是( )。A、碳14B、碳30C、钴60D、钴30我的答案：C2、【单选题】所有重要的医学手术设备都是用( )来消毒的。A、酒精B、射线C、巴氏消毒剂D、高温我的答案：B3、【单选题】伽马刀用于癌细胞治疗,是把一束伽马分成( )束。A、100B、101C、200D、201我的答案：D4、【判断题】同位素还可以在医学里作为放射源。我的答案：√5、【判断题】射线扫描比X光扫描可早6—18个月检查到癌的扩散。我的答案：√6、【判断题】在医学领域通过核技术还可以了解血流情况。我的答案：√3.7原电池模型1、【单选题】电池领域规定电池的名字一定要把( )的材料名字写在前面。A、正极B、负极C、电子D、电池我的答案：B2、【单选题】干电池的负极材料是( )。A、铝B、锰C、锌D、铜我的答案：C3、【多选题】碱式锌锰电池的改变有()。A、含锌B、含二氧化锰C、不再用锌皮做外包装材料D、不用锌皮我的答案：CD4、【判断题】电池,是将化学反应产生的能量间接转为电能的装置。我的答案：X5、【判断题】电池的结构中正极负责给出电子,负极负责接收电子。我的答案：X6、【判断题】高价的金属离子有接受电子的能力。我的答案：√3.8可充电电池和新型电池1、【单选题】锌银电池没有用在( )。A、手表B、钢笔C、小型电器D、遥控板我的答案：D2、【单选题】( )可以让化学体系和电极材料复原。A、碱式锌锰电池B、二次电池C、锌银电池D、干电池我的答案：B3、【单选题】可充电电池的正极是( )。A、高价铅离子B、金属铅C、金属铜D、高价铜离子我的答案：A4、【多选题】( )属于新型电池。A、可充电电池B、氢镍电池C、锂电池D、锌电池我的答案：BC5、【判断题】汽车的电池用的是铅蓄电池。我的答案：√6、【判断题】所以可充电电池的充电速度必须快,并且电流得大。我的答案：X3.9燃料电池1、【单选题】燃料电池也称为( )。A、可充电电池B、氢镍电池C、锂电池D、氢电池我的答案：D2、【单选题】镉是有害金属,下列国家( )是最早受到镉电池伤害的国家。A、美国B、德国C、前苏联D、日本我的答案：D3、【单选题】( )是元素周期表里唯一的液体金属。A、镎B、锡C、汞D、银我的答案：C4、【单选题】1953年日本水俣事件是因为( )。A、铅中毒B、汞中毒C、酮中毒D、镉中毒我的答案：B5、【判断题】过渡金属里大部分的金属具有强烈的化学吸附能力。我的答案：√6、【判断题】镉中毒会引起痛痛病。我的答案：√7、【判断题】2000年南斯拉夫诞生了全球第60亿人口。我的答案：√3.10化学为粮食增产作出的贡献——提供化学氮肥1、【单选题】第一个做到了将氮气和氢气合成氨的化学家是?()A、侯德榜B、哈伯尔C、门捷列夫D、居里夫人我的答案：B2、【单选题】下列不属于化学武器的是?()A、氢气B、芥子气C、光气D、氯气我的答案：A3、【多选题】植物生长的三大主要营养元素是?()A、氮B、钾C、磷D、钙我的答案：ABC4、【判断题】目前含氮量最高的氮肥是尿素。()我的答案：√5、【判断题】第一次世界大战中,德国化学家哈伯曾经帮助法国政府制造化学武器。()我的答案：X3.11催化剂和催化反应的特点1、【单选题】哪个科学家第一次提出了“催化”和“催化剂”?()A、哈伯尔B、门捷列夫C、李比希D、贝采里乌斯我的答案：D2、【单选题】要想找到催化剂,只有在()上自发的反应才可以。A、量子力学B、光学C、热力学D、电磁学我的答案：C3、【判断题】化学反应的过程中会消耗催化剂。()我的答案：X4、【判断题】化学反应过程中催化剂参与了反应。()我的答案：√5、【判断题】化学反应的平衡点不会因催化剂而改变。()我的答案：√3.12第二大贡献——提供合成农药1、【单选题】哪两种化学物质包含于波尔多液中?()A、硫磺和硫酸铜B、石灰水和硫酸铜C、石灰和硫磺D、石灰水和硫磺我的答案：B2、【单选题】什么又被称作合成农药DDT?()A、有机氯杀虫剂B、敌敌畏C、格里森水D、波尔多液我的答案：A3、【判断题】敌敌畏是一种有机磷杀虫剂。()我的答案：√3.13新农药的开发1、【单选题】()年,印度发生了博帕尔毒气泄漏事件。A、1994年B、1984年C、1974年D、1964年我的答案：B2、【单选题】哪个国家首先合成了氨基甲酸酯类新农药?()A、瑞士B、奥地利C、德国D、中国我的答案：A3、【单选题】哪个国家是世界上第一个合成人工牛胰岛素的国家?()A、中国B、美国C、英国D、德国我的答案：A4、【判断题】使某生物群体50%个体死亡所需的农药剂量称为致死中量。()我的答案：√5、【判断题】除虫菊酯最先是从茶树中提炼出来的。()我的答案：X3.14昆虫激素与植物生长调节剂1、【单选题】抑制昆虫()化学感受器的功能是拒食剂的作用特点。A、触觉B、味觉C、视觉D、听觉我的答案：B2、【多选题】植物生长调节剂包括?()A、矮壮素B、赤霉素C、芸苔素D、波尔多液我的答案：ABC3、【判断题】抑制小麦等作物的细胞伸长和分裂是矮壮素的功能。()我的答案：X3.15化学信息物质1、【单选题】全球水资源中海水的占比为多少?()A、0.02B、0.52C、0.8D、0.96我的答案：D2、【单选题】我国淡水资源总量处于世界第几名?()A、4名B、6名C、8名D、10名我的答案：B3、【判断题】我国的人均占有水量大于等于世界的平均水平。()我的答案：X3.16水的净化1、【单选题】什么是明矾的化学成分?()A、硫酸铜B、硫酸铝C、硫酸钾D、硫酸铝钾我的答案：D2、【单选题】高铁酸钠中的铁多少价?()A、六价B、五价C、四价D、三价我的答案：A3、【判断题】制备蒸馏水的过程要耗能。()我的答案：√4、【判断题】容易引起老年痴呆症的原因之一是铝元素摄入过多。()我的答案：√3.17太空水——反渗透水，纯水1、【单选题】通过什么技术对自来水进行终端净化后的水是太空水?()A、吸附B、反渗透C、渗透D、蒸馏我的答案：B2、【单选题】好的反渗透膜具有哪些特点?()A、机械强度好B、选择性好C、通量合适D、以上都对我的答案：D3、【判断题】海水鱼不“喝”水。()我的答案：X4、【判断题】淡水鱼不“喝”水。()我的答案：√3.18酸雨和温室效应1、【单选题】温室气体不包括下面哪一项?()A、二氧化碳B、甲烷C、一氧化氮D、氧气我的答案：D2、【单选题】PH值小于()的雨是酸雨。A、4.6B、5.6C、6.6D、7.6我的答案：B3、【单选题】一般哪个大气层是喷气式飞机的正常飞行区?()A、电离层B、平流层C、中间层D、对流层我的答案：B4、【单选题】哪种矿物质是主要酸性氧化物的主要载体?()A、石油B、天然气C、煤D、铁矿我的答案：C5、【判断题】碳酸钾是大理石的主要成分。()我的答案：X6、【判断题】离地面最近的大气层是对流层。()我的答案：√3.19臭氧层空洞1、【单选题】哪个大气层是臭氧层的主要分布区?()A、电离层B、平流层C、中间层D、对流层我的答案：B2、【多选题】获得诺贝尔和平奖的美国总统是?()A、卡特B、戈尔C、奥巴马D、华盛顿我的答案：BCD3、【判断题】因为氟元素的存在,制冷剂氟利昂能破坏臭氧层。()我的答案：X4、【判断题】短波紫外线对人体有害,可被臭氧能吸收。()我的答案：√4.1燃烧的必要条件1、【单选题】燃烧的必要条件不包括什么?()A、点火源B、氧化剂C、燃素D、可燃物我的答案：C2、【单选题】可以燃烧的金属是什么?()A、铁B、镁C、钛D、锌我的答案：B3、【判断题】物理爆炸包括液化石油气罐因承受不了罐里面的压力而发生的爆炸。()我的答案：√4、【判断题】镁是自然点最低的物品。()我的答案：X5、【判断题】富含氧和氢元素的化合物是可燃物。()我的答案：X4.2爆炸1、【单选题】以下不属于强氧化剂的是什么?()A、硝酸B、三氧化铬C、醋酸D、高锰酸钾我的答案：C2、【单选题】高锰酸钾晶体是什么颜色的?()A、绿色B、蓝色C、紫色D、黄色我的答案：C3、【判断题】润滑油油渍可以用汽油擦掉。()我的答案：√4.3灭火原理1、【单选题】使用灭火器的步奏是下面哪一项?()A、拔掉铅封B、拉掉销子C、手握喷口后端D、以上都对我的答案：D2、【多选题】合理的灭火原理包括以下哪一项?()A、疏散隔离法B、冷却灭火C、就近灭火D、窒息灭火我的答案：ABD3、【判断题】可以将氧化剂和还原剂放在一起的。()我的答案：X4、【判断题】不能用于扑灭电器着火的灭火器包括酸碱灭火器。()我的答案：√5.1通用塑料1、【单选题】对塑料所做出的分类不不包括下面哪一项?()A、特种塑料B、合成橡胶C、工程塑料D、通用塑料我的答案：B2、【单选题】高分子材料的分类不包括以下哪一项?()A、半导体B、合成橡胶C、合成纤维D、塑料我的答案：A3、【多选题】通用塑料的类型包括下面哪种物质?()A、聚乙烯B、聚苯乙烯C、聚丙烯D、无机玻璃我的答案：ABC4、【判断题】在外力作用下会发生形变,而外力撤出后,还会恢复到原状的材料是塑料。()我的答案：X5、【判断题】难以降解且污染环境的塑料垃圾构成了白色污染物。()我的答案：√5.2工程塑料和特种塑料1、【单选题】合成高分子化合物的方法是()。A、加聚和缩聚B、加聚和分聚C、合聚和缩聚D、合聚和分聚我的答案：A2、【单选题】合成ABS塑料的材料不包括以下哪一项?()A、聚丙烯B、丁二烯C、苯乙烯D、丙烯腈我的答案：A3、【判断题】酯化反应是缩合反应的唯一一种反应。()我的答案：X4、【判断题】有机玻璃不能制成各种形状,也不能染成各种颜色。()我的答案：X5.3橡胶和合成纤维1、【单选题】下列选项中,不属于人造纤维的是()。A、富强纤维B、醋酸纤维C、铜氨纤维D、韧皮纤维我的答案：D2、【单选题】以下不属于糖类化合物的是?()A、麦芽糖B、苯乙烯C、葡萄糖D、果糖我的答案：B3、【单选题】什么是天然橡胶的主要成分?()A、聚乙烯B、聚异戊二烯C、丙烯腊D、丁二烯我的答案：B4、【判断题】橡胶树在中国也有种植。()我的答案：√5、【判断题】凡是合成纤维必须以“纶”来命名是中国纺织部的规定。()我的答案：√5.4涤纶和尼龙1、【单选题】有机酸和()的反应合成了聚酰胺(尼龙)。A、有机盐B、有机磷C、有机胺D、有机氮我的答案：C2、【单选题】以下毒性最强的醇是哪种?()A、正丁醇B、甲醇C、正乙醇D、乙醇我的答案：B3、【单选题】聚酰胺(尼龙)的优点不包括以下哪一项?()A、牢固B、透气C、有弹性D、柔滑我的答案：B4、【单选题】以下属于常见的有机官能团的是哪一项?()A、醇B、酰C、酯D、以上都对我的答案：D5、【判断题】水和醇不能互溶。()我的答案：X6、【判断题】制造跳伞设备可以用聚酰胺(尼龙)。()我的答案：√6.1表面活性剂1、【单选题】下列表面张力最大的是哪一种液体?()A、酒精B、汞C、海水D、淡水我的答案：B2、【单选题】以下哪种物质是肥皂厂的副产品是以下哪种物质?()A、洗衣粉B、洗衣液C、甘油D、甘蔗我的答案：C3、【判断题】扩大液体表面所要付出的功的大小就是表面张力。()我的答案：√4、【判断题】肥皂在生活中常见,它也是一种表面活性剂。()我的答案：√6.2常见的洗涤剂及其功能1、【单选题】没有添加()的洗衣粉是无磷洗衣粉。A、硫酸钠B、磷酸二氢钾C、三聚磷酸钠D、三聚氰胺我的答案：C2、【单选题】表面活性剂的功能不包括以下哪一项?()A、乳化B、减溶C、润湿D、发泡我的答案：B3、【单选题】洗衣粉中什么颜色的材料是荧光增白粉?()A、红色B、蓝色C、黄色D、白色我的答案：B4、【单选题】属于表面活性剂的分类的是以下哪一项?()A、离子型B、非离子型C、两性型D、以上都对我的答案：D5、【判断题】“乳化剂”能使油,水两相发生乳化,形成稳定乳状液的物质。()我的答案：√6、【判断题】聚氧乙烯烷基醚是洗洁精的主要成分。()我的答案：√6.3化妆品1、【单选题】哪种肤质适宜冷霜?()A、干性皮肤B、油性皮肤C、中性皮肤D、以上都对我的答案：C2、【单选题】香水的发香层次不包括以下哪项?()A、留香B、无香C、飘香D、头香我的答案：B3、【多选题】化妆品的功能包括什么?()A、美化B、清洁C、易容D、易带我的答案：ABC4、【判断题】适宜涂抹护肤霜的皮肤是干性皮肤。()我的答案：X5、【判断题】女士的专用品中有唇膏。()我的答案：X6.4防晒霜和面膜1、【单选题】防晒霜上防哪种紫外线能力的标识是PA?()A、UVBB、UVCC、UVDD、UVA我的答案：D2、【单选题】衡量防晒霜防晒能力数值的是()。A、SPFB、UVAC、UVCD、PA我的答案：A3、【单选题】毛发是由坚韧的角蛋白纤维组成,由哪些层组成?()A、护膜层B、皮质层C、髓质层D、以上都对我的答案：D4、【判断题】紫外线包含长波、中波、短波3种紫外线。()我的答案：√5、【判断题】防晒霜越好则防晒霜的SPF值越大。()我的答案：X6.5护发用品1、【单选题】染发剂的种类不包括?()A、氧化染发剂B、水解养发剂C、溶剂型染发剂D、矿物性染发剂我的答案：B2、【单选题】染发和烫发所未体现的化学原理是?()A、还原作用B、置换原理C、水解反应D、热解作用我的答案：B3、【单选题】不属于洗发液要求的是以下哪项?()A、使发质干燥B、使头发柔软C、对头发安全D、去污性良好我的答案：A4、【判断题】不含有致癌物质的染发剂包括矿物性染发剂。()我的答案：X5、【判断题】聚乙烯基吡咯烷酮是喷发胶的主要成分。()我的答案：√7.1微量生命元素——硒、锌、碘1、【单选题】公认的抗癌元素是以下哪种元素?()A、硒B、铁C、铜D、铅我的答案：A2、【单选题】中国的长寿地区是下面哪个地方?()A、广西巴马B、广东三水C、四川都江堰D、以上都对我的答案：D3、【判断题】使人类衰老的主要原因之一是自由基。()我的答案：√4、【判断题】微量生命元素就是人体生命运动必不可少的化学元素,同时在人体中含量少于万分之一。()我的答案：√7.2宏量生命元素——钙、钠1、【单选题】能与甲状腺形成甲状腺素的是以下哪种元素?()A、铁B、硒C、碘D、锌我的答案：C2、【单选题】不是人体所必须的微量生命元素是以下哪项?()A、锌B、钙C、硒D、碘我的答案：B3、【判断题】缺硒是老年人得骨质疏松症的主要原因。()我的答案：X8.1化学为人类提供的合成药物1、【单选题】下列选项中,不属于制酸剂的药物是()。A、碳酸氢钠B、氢氧化铝C、柠檬酸铋胶体D、醋酸我的答案：D2、【多选题】阿司匹林具备的作用的是以下哪项?()A、降低血脂B、防癌C、增加食欲D、镇痛我的答案：ABD3、【判断题】人类的肠道PH值呈酸性。()我的答案：X8.2人体血压调节机制1、【单选题】燃烧时呈现紫色的是哪种元素?()A、镁B、钾C、钡D、钙我的答案：B2、【单选题】什么反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时呈现特征颜色?()A、焰色反应B、置换反应C、颜色反应D、化合反应我的答案：A3、【判断题】组成物质的粒子中电子的一种能量变化是电子跃迁的本质。()我的答案：√4、【判断题】位于元素周期表第一主族的元素全部都是碱金属元素。()我的答案：X}