天然气水合物的第一性原理计算研究

发布时间：2020-06-18 07:30

【摘要】：摘要:本文运用第一性原理方法计算了sI, sII和sH型三种类型水合物的几何结构、弹性模量、弹性系数、声学性质和部分热学性质.弹性常数的计算是通过拟合吉布斯自由能对拉格朗日张量的系数而得到的,体弹模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比是通过弹性系数而推导出来的,并且与实验数据符合的较好.还利用Birch-Murnaghan方程拟合计算了立方结构sI, sII型水合物的体弹模量和体弹模量的一阶导数,其体弹模量无论相对于实验值,还是相对于本文中运用弹性常数得到的理论值都稍微偏小,但是差别不是很大,属于可以接受的范围.还计算了这三种体系的弹性波波速,包括横波和纵波波速,也很接近实验值.基于Debye模型,还计算了立方结构sI, sII型水合物的热容量、线性热膨胀系数、Grüneisen系数和Debye温度等热力学参量.
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P744.4
【图文】：

图 1.2 天然气水合物在全球的分布情况Fig.1.2 Distribution of natural gas clathrateshydrates in earth.天然气水合物的一些重要属性决定了其在工业和环境领域中具有重要意义：首先，天然气水合物是一种潜在的新型清洁能源，储量巨大、埋藏浅、能量密度美国和前苏联专家的估计，其资源量可以满足人类 1000 年的需求[4].且温室效应相当于同等摩尔数CO223 [4 5 6]. Dickens[7]充当了全球碳循环和气候循环的贮藏器，由此人们想到，2封存到海底以替量的甲烷气体，将会对地球的气候变化产生深远影响[4, 8].高、分布广，1m3固体天然气水合物含有 160m3在标准温压条件下的天然气，据第二，由于蕴含在自然界中大量的甲烷气体是一种特殊的潜在的温室气体，的 倍 ， ， 认为甲烷水合物把CO换甲烷来解决全球气候变暖问题和能源问题. 但是如果开采控制不当，释放出大第三，在评估海岸地质结构安全性上，以及了解它对气候变化的具体影响等

1.2子被“禁闭”在以氢键结合水分纪 30 年代，人们的科学好奇心在于难溶水的图 1.3 海底天然气水合物探测方法示意图Fig.1. 3 Sketch for detecting natural gas clathrates hydrates in sea floor.天然气水合物的研究背景及最新进展目前，我们已经知道天然气水合物是客体小分子网络中而形成的非化学计量的晶态化合物. 典型的气体小分子包括甲分子、乙烷分子、丙烷分子和二氧化碳分子. 天然气水合物的研究阶段从发展进度来讲，一般分为三个阶段[1]：第一阶段，从 19 世纪初到 20 世小分子气体竟然可以和水合成出固体的天然气水合物晶体. 1811年，Davy第一次把气体水合物载入了文献[1], 据报道，发现溶入了氯酸盐气体的水溶液纯的水更容易结晶化，而形成固态冰. 经过实验发现溶于水的经过干燥的气体

【引证文献】

相关期刊论文 前1条

1 张丽;朱元强;;天然气水合物的计算模拟研究进展[J];广州化工;2013年16期

本文编号：2718910