高压低温条件下人工合成
可燃冰(天然气水合物)的实验室制作方法主要基于其自然形成条件,需模拟高压低温环境,具体步骤如下:
环境控制
将恒温水浴槽或空气浴箱温度控制在0–10℃(通常设为2℃),以满足低温条件。
使用高压反应釜(耐压容器),并预先检验其密封性。
原料准备与充填
向反应釜中注入纯水(或冰粉、冰块),随后封闭容器。
通入甲烷气体(或其他烃类气体如乙烷、丙烷),直至压力达到30个大气压以上(约3.1 MPa)。
合成过程
将反应釜置于控温水浴中,保持恒温低压环境。
等待十几小时至数天,观察压力表示数:压力下降并稳定时,表明甲烷分子与水分子已形成笼型结晶结构(即可燃冰生成完成)。
取样与保存
排出剩余气体后,迅速将反应釜浸入液氮(-196℃)中,防止可燃冰在常温常压下分解。
使用专用工具取出样品,并存储于液氮罐或低温保压容器中。
关键条件:
温度:需低于10℃,最佳为0–4℃(类似海底环境)。 1
压力:至少30个大气压,深海环境通常需更高压力(如100大气压)。 12
气体纯度:甲烷占比越高,越易形成甲烷水合物。 2
注意事项:
可燃冰对温压变化极度敏感,需严格控稳实验条件。 2
工业级合成需解决流动保障问题(如管道堵塞风险)。
如需进一步优化合成效率,可研究笼型结构热力学模型或催化剂对水合物形成的影响
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百度说的,制作不出别找我,开玩笑啦。
1:冰巨星采集
2:可燃冰矿脉,冻土星球特产。