Исследовательская группа KAIST определила образование гидратов природного газа, так называемого легковоспламеняющегося льда, образующегося в океанах.
Профессор Тэ-Хюк Квон из Департамента гражданской и экологической инженерии и его команда обнаружили, что глинистые минералы в богатых глиной осадочных отложениях океана способствуют образованию газогидратов, и предложили принцип образования газогидратов в глинистых осадочных слоях..
Газовые гидраты представляют собой льдоподобные кристаллические структуры, состоящие из связанных водородными связями молекул воды, инкапсулирующих молекулы газа. Их также называют горящим льдом. Их запасы настолько велики, что они привлекают внимание к альтернативной энергетике.
Условно считалось, что в глинистых осадочных отложениях образование газогидратов ограничено; однако неожиданное обилие гидратов природного газа в богатых глиной осадочных отложениях океана подняло вопрос о том, как они образовались.
Поверхности природных глинистых минералов заряжены отрицательно и, таким образом, неизбежно вызывают физико-химические взаимодействия между глиной и водой. Такое взаимодействие глины и воды играет решающую роль в возникновении гидратов природного газа в богатых глиной осадочных образованиях.
Однако экспериментальные трудности при анализе образования гидратов возникли из-за катионов, содержащихся в частицах глины, которые уравновешивают поверхностные заряды глины. Поэтому частицы глины при смешивании с водой неизбежно выделяют катионы, что усложняет интерпретацию экспериментальных результатов.
Чтобы преодолеть это ограничение, ученые поляризовали молекулы воды электрическим полем и отслеживали время индукции молекул воды, образующих газовые гидраты.
Они обнаружили, что электрическое поле с напряженностью 10 кВ/м способствует зарождению газовых гидратов при определенных условиях, а не замедляет его из-за частичного разрыва кластеров воды, связанных водородными связями, и снижения тепловой энергии молекул воды.
Профессор Квон сказал: «Благодаря этому исследованию мы получили лучшее представление о происхождении газовых гидратов в богатых глиной осадочных отложениях. В ближайшем будущем мы скоро сможем коммерчески производить метан из природного газа. гидратные отложения."