可燃冰的作用是什么?

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可燃冰,简称ICE,又称低温燃料、冷煤或气态氢碳化合物等,是由水(H2O)与甲烷(CH4)通过物理作用形成的一种晶体,化学式为CH4·8H2O。 它具有热值高、洁净无毒、来源丰富等诸多优点,被视为“最有前景的替代燃料”之一。 但是现在还没有被广泛使用的原因是:

1.密度大:1立方米可燃冰的体积约等于1.7吨,而煤的密度是1.5吨/立方米。相同重量的可燃冰的体积只有煤的十分之一,运输和存储不方便。目前,对开采出的可燃冰进行大量储存,只能先压缩成气体,再运输至需要的地方。这一过程会消耗大量的能源,增加成本和污染。

2.能量释放不稳定:目前,人们所利用的可燃冰的能量主要是其中的甲烷。但是,在可燃冰里甲烷的含量一般只有5%左右,其他的都是水蒸气和一氧化碳等化合物。要想提取出甲烷并加以利用,必须先将其中的化合物转化为甲烷,这个转化过程效率很低。同时,由于各个颗粒内的化合物比例不一,在燃烧过程中各颗粒间的反应也存在差异,导致其燃烧不稳定,容易爆燃或者复燃。这些问题都使得可燃冰的利用受到限制。

3.成本太高:作为新型清洁能源,可燃冰的利用有着巨大的发展潜力,但是现在还面临许多难以解决的问题,技术还不够成熟,成本很高。以制氢为例,目前采用最广泛的硫酸盐电解水的成本大约每千克6美元,而采用可燃冰制氢的成本大概要每千克60美元,前者约为后者的10倍。如果考虑全生命周期成本,包括前期投资、燃料消耗以及减排的其他因素,相比传统化石燃料,使用可燃冰所产生的经济效益并不高。

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可燃冰中有机化合物主要以甲烷为主,被西方学者称为“21世纪能源”、“未来能源”。其储量丰富,高达传统化石能源总量的两倍,因而被许多学者认定为接替石油、煤炭等传统化石能源的最佳选择。可燃冰还有以下特点:分布广、储量大、能量密度高、使用时更加清洁方便,因而越来越被各国所重视。

我国可燃冰资源主要分布在南海,青藏高原因素条件不够成熟只有少量分布。据科学考察测定,1立方米固体“可燃冰”相当于164立方米的天然气。以我国南海为例,据粗步估算,其可燃冰的总资源量约为2000亿吨油当量,相当于我国陆上石油、天然气资源量总数的约一半。

目前对“可燃冰”作为能源开发利用的试验研究已有20多年的探索。日本、加拿大处于领先水平。尤其是日本,今年3月又在其南海海槽首次开采到甲烷水合物,并将含有甲烷水合物的泥浆从海底输送到“解甲烷水合物钻探船”,再经分离器分离和提纯后,甲烷气体被点燃。但这种试验的规模小,可燃冰实际开发的前景仍不乐观。

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