Presentiamo un protocollo per misurare le proprietà termiche di campioni di sedimenti sintetici contenenti idrato comprendenti sabbia, acqua, metano e idrato di metano.
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Articolo metodologico
Protocollo per la misurazione delle proprietà termiche di un super-raffreddato sintetica Sand-acqua-gas-idrato di metano Campione
In questo articolo
Sommario
Abstract
Gli idrati di metano (MH) sono presenti in grandi quantità nel fondo dell'oceano e nelle regioni del permafrost. Il metano e gli idrati di idrogeno sono allo studio come future risorse energetiche e mezzi di stoccaggio dell'energia. Per sviluppare un metodo per la produzione di gas da sedimenti naturali contenenti MH e tecnologie basate sugli idrati, è imperativo comprendere le proprietà termiche degli idrati di gas.
Le misure delle proprietà termiche di campioni che comprendono sabbia, acqua, metano e MH sono difficili perché il calore di fusione dell'MH può influenzare le misurazioni. Per risolvere questo problema, abbiamo eseguito misure delle proprietà termiche in condizioni di superraffreddamento durante la formazione di MH. Qui vengono descritti il protocollo di misurazione, il metodo di calcolo della variazione di saturazione e i suggerimenti per l'analisi delle costanti termiche del campione utilizzando tecniche di sorgente piana transitoria.
L'effetto del calore di formazione di MH sulla misurazione è molto piccolo perché il tasso di formazione dell'idrato di gas è molto lento. Questo metodo di misurazione può essere applicato alle proprietà termiche del sistema gas idrato-acqua-gas ospite, che contiene idrogeno, CO2 e ozono idrati, perché il caratteristico basso tasso di formazione di gas idrato non è unico per MH. Il punto chiave di questo metodo è la bassa velocità di transizione di fase del materiale target. Pertanto, questo metodo può essere applicato ad altri materiali con bassi tassi di transizione di fase.
Introduzione
Gli idrati di gas sono composti cristallini che compongono le strutture a gabbia di molecole d'acqua con legante idrogeno contenenti molecole ospiti nella gabbia 1. Grandi quantità di idrati di metano (MHS) nelle regioni del pavimento dell'oceano e permafrost sono interessanti risorse energetiche future, ma possono influenzare le condizioni climatiche globali 2.
Nel marzo 2013, il petrolio del Giappone, gas e metalli National Corporation condotto primo test di produzione offshore al mondo per estrarre il gas dal naturali sedimenti MH-cuscinetto nella parte orientale fossa di Nankai utilizzando il "metodo di d....
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Protocollo
Nota: Si prega di consultare tutte le relative schede di sicurezza dei materiali in quanto questo studio utilizza alta pressione infiammabile gas metano e un grande recipiente ad alta pressione. Indossare un casco, occhiali di sicurezza e scarpe di sicurezza. Se il sistema di controllo della temperatura cessa, la pressione nel serbatoio aumenta con MH dissociazione. Per evitare incidenti, l'uso di un sistema di valvola di sicurezza è fortemente raccomandato per rilasciare automaticamente il gas metano in atmosfera. Il sistema di valvola di sicurezza può funzionare senza alimentazione elettrica.
1. Preparazione della sabbia-acqua-metano ....
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Risultati
La figura 2a mostra il profilo di temperatura che non è influenzata da MH fusione. DT c è la variazione di temperatura dovuto la misura costanti termiche. Figura 2b mostra il profilo di temperatura che è affetto da MH fusione. Il profilo in Figura 2b non può essere analizzato tramite Equazioni 1 e 2 poiché queste equazioni sono derivati ipotizzando condizioni del campione stabili.
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Discussione
L'effetto del calore formazione di MH sulla misurazione è stato stimato. Il calore formazione di MH è stato stimato da prodotti di velocità di variazione di S h come mostrato in Figura 3b e l'entalpia di formazione H = 52,9 kJ mol -1 per MH 14. Di conseguenza, la variazione massima temperatura era 0,00,081 mila ° C sec -1. Questo era molto inferiore l'aumento di temperatura DT c del sensore TPS tra 1 ° C e 1,5 .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo studio è stato sostenuto finanziariamente dal Consorzio di Ricerca MH21 per idrato di metano risorse in Giappone e il Programma Nazionale idrato di metano sfruttamento da parte del Ministero dell'Economia, del Commercio e dell'Industria. Gli autori desiderano ringraziare T. Maekawa e S. Goto per la loro assistenza con gli esperimenti.
figure riprodotte con l'autorizzazione da (Muraoka, M., Susuki, N., Yamaguchi, H., Tsuji, T., Yamamoto, Y., combustibili energetici, 29 (3), 2015, 1345-1351, 2015, DOI.: 10.1021 / ef502350n). Copyright (2015) American Chemical Society.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Sonda termica TPS, sensore a disco caldo | Hot Disk AB Co., Svezia | #7577 | Tipo di sensore Kapton, raggio del sensore 2,001 mm |
| Analizzatore delle proprietà termiche del disco caldo | Hot Disk AB Co., Svezia | TPS 2500 | |
| Sabbia silicea standard | Toyoura Keiseki Kogyo Co., Ltd., Giappone | N/A | |
| Gas metano, 99.9999% | Tokyo Gas Chemicals Co., Ltd., Giappone | N/A | Grado 6 N, Volume 47 L, Pressione di carica 14,7 Sistema |
| di purificazione dell'acqua MPa, Elix Advantage 3 | Merck Millipore., Stati Uniti | N/A | 5 MΩ cm (a 25 ° C) tavolo vibrante di resistività |
| , imballatore Vivratory | Sinfonia Technology Co. Ltd., refrigeratore giapponese | VGP-60 | |
| , circolatore termostatico del bagno | THOMAS KAGAKU Co., Ltd., Giappone | TRL-40SP | |
| Coorant, salamoia Aurora | Tokyo Fine Chemical Co., Ltd., Giappone | N/A | glicole etilenico 71 wt% |
| Misuratore di temperatura | Nitto Kouatsu., Giappone | N/A | Pt 100, rilevatore di temperatura a resistenza al platino a guaina |
| Manometro | Kyowa Electronic Instruments., Giappone | PG-200 KU | |
| Data logger | KEYENCE., Giappone | NR-500 | |
| Regolatore di flusso di massa | OVAL Co., Giappone | F-221S-A-11-11A | Portata massima 2.000 N ml/ M, pressione massima di progetto 19,6 Mpa |
Riferimenti
- Sloan, E. D., Koh, C. A. Clathrate Hydrates of Natural Gases, 3rd ed. , 3rd ed, CRC Press. Boca Raton, FL. (2007).
- Hatzikiriakos, S. G., Englezos, P. The relationship between global warming and methane gas hydrates in the earth. Chem. Eng. Sci. 48 (23), 3963-3969 (1993).
- Yamamoto, K.....
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Ristampe e permessi
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