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博猫登录地址100升可燃冰让汽车跑5万公里?中国的“

文章来源:未知 更新时间:2017-12-25 10:58

  

  博猫登录地址网址然而,在对这个新闻的解读中,出现了一些错误,而且这些错误广泛流传。同时,对可燃冰稳定开采的意义,大多数解读都说得不够透彻。

  在关于可燃冰的报道中,最大的乌龙是这样一种说法:“可燃冰的最大特点就是能量密度高。它占用体积小,却蕴含大量能量。举个例子,一辆使用天然气为燃料的汽车,一次加100然气能跑300公里的话,那么加入相同体积的可燃冰,这辆车就能跑5万公里。”

  呃,5万公里是什么概念?!这意味着每百公里只需要0.2升的可燃冰,而汽油车的百公里油耗一般在10升的量级,也就是说,可燃冰的单位体积能量密度大约是汽油的50倍?

  在一定条件下,的组成是固定的,因此“甲烷水合物”是一种定比化合物(就是说,“甲烷”和水的比例是固定的),而不是溶液或者固溶体。

  用初中化学的语言说,这是一种物,而不是甲烷和水的混合物。(敲黑板!)就像“五水合硫酸铜”CuSO45H2O是一种物,而不是混合物,其中硫酸铜和水的比例必然是1:5。与之对照,硫酸铜水溶液却是混合物,因为其中硫酸铜和水的比例可以在一定范围内取任何值。

  所以的报道会强调:“中国此次试采可燃冰成功,也是世界首次成功实现资源量占全球90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型天然气水合物安全可控开采。”

  更具体地说,依温度、压强等条件不同,包裹“甲烷”的水笼分为几种,称为I型、II型、III型等等。甲烷和水的数之比,在I型水合物中为8:46,II型为24:136,H型为6:34,总之都接近1:6。

  “甲烷”CH4的量是16,水H2O的量是18,两者接近,所以甲烷水合物中甲烷所占的质量比大致就是1/7。因此,1公斤甲烷水合物包含的能量相当于1/7公斤甲烷。

  再拿甲烷跟汽油比,两者都是“碳氢化合物”,因此单位质量的能量密度应该差不多。汽油的密度在0.70 – 0.78 g/cm^3之间,比冰的密度0.9 g/cm^3稍微低一点,而可燃冰的密度跟冰也差不多。

  因此,论单位体积的能量密度,可燃冰大约是汽油的1/7 * 0.9/0.74 = 0.17倍,或者说是1/6。如果100升汽油能让汽车跑1000公里,那么100升可燃冰就可以让汽车跑170公里,四舍五入可以说200公里。这比5万公里少了两个数量级!小编该扣多少个鸡腿!

  我估计,原因在于这个说法:“可燃冰就像《变形金刚》中机器人争夺的‘能量块’,占用体积小,蕴含的能量却不可估量。事实上,1立方米可燃冰可以分解出160立方米以上的天然气。”

  这种做法的错误在哪里?错误在于,气体的体积是与温度、压强有关的。理想气体的状态方程学过没有?(敲黑板!)

  PV = nRT,压强乘以体积等于物质的量(即“摩尔数”)乘以气体(R = 8.314 J/(molK))再乘以温度。同样的温度下,气体的压强增大一倍,体积就缩小一半。说1立方米可燃冰可以放出160立方米天然气时,指的可能是常温常压。

  而在说100然气可以让汽车跑300公里时,指的肯定是高压气瓶中的天然气。同样一单位体积,包含的质量不知差到哪里去了。

  在不说清楚温度和压强的情况下,只说气体的体积,就是一笔糊涂账。这也是我在前面只用质量而不用体积来计算的原因。

  总而言之,可燃冰不是高爆,更不是核燃料,它的能量密度并不很高,无论以质量计还是以体积计,都只是汽油的几分之一。如果说可燃冰好比能量块,那也是品位不太高的能量块,不可能是变形金刚最爱吃的那种,只能算是“无鱼虾也好”。如果擎天柱、威震天直接喝汽油,他们会开多。

  京剧大师马连良有一出经典唱段,《淮河营》中蒯彻对李左车和栾布唱的《此时间不可闹笑话》:“此时间不可闹笑话,怎瞒咱。在长安是你夸大话,为什么事到如今耍奸滑?左手拉住了李左车,右手再把栾布拉。三人同把那鬼门关上爬,二字且由他。”

  5万公里是一个许多人都能看出来的错误,令人遗憾的是,这个错误助长了另外一个方向的:认为中国这次试采完全没有意义,甚至是。

  说是历史性突破,是可以的。因为在中国历史上确实是第一次试采可燃冰(其实我们在2008年就专门进行过可燃冰钻探,取了样并可点燃,但没试采)。但说是试采成功,就带有很大程度的性。如果仅仅说把水合物中的气采出来了,就叫试采成功,也无可厚非,但这只是自说自话。因为这与国际上的试采成功的技术和标准根本不是一回事。

  我们所看到的宣传资料中没有任何技术上的突破。无论是钻井技术和采气技术都是常规技术。钻井船也是常规深海钻井船。只不过是在适应水深和钻井深度上有所突破,但这与可燃冰开采没有关系。也就是说钻井船并不是为开采可燃冰特造的专用船,也没有对开采可燃冰有特殊的技术设备和开采可燃冰专用装置。总之,此次使用的钻井技术,可燃冰开采技术和钻井船舶装备都是石油天然气勘探开发的常规技术和装备。这种用常规油气勘探开发的技术和装备来开采可燃冰全世界所有大石油公司都会干,都能干。

  为什么?因为可燃冰一般埋藏在海底500米以浅的地方。可燃冰的封存是靠温度即靠零度以下的低温结成冰而封存的。也就是说它不像我们常规的油气田一样在油气层的有厚厚的盖层,能把油和气封住而不外溢。可燃冰没有任何盖层,只要温度升高了,冰融化了,水合物中的甲烷气就会从海底各处溢出来。

  同时,可燃冰又像页岩油/气一样是大面积连续分布在海底之下的。可以理解,随着人类的开采活动,可燃冰开采层及周围的温度一定会上升。当温度高于冰的熔点时,可燃冰就是真正的水合物了,其中的绝大部分甲烷气体就不会顺着我们常规采油的管道往外流,它可以不受的四处溢出。如果出现大面积海底甲烷气溢出,就会是生态灾难。

  所以,可燃冰开采的真正技术难度不是如何能把气开采出来,而是开采气的同时不使温度升高,不使甲烷气从海底溢出。有什么样的技术可以把可燃冰融化后溢出的甲烷气盖在海底之下而不溢出海底呢?这就是为什么至今世界没有人去做我们现在做的这种实验。因为没有实质意义。即使称为试采成功,

  如果说试采成功,仅仅表明该海域有可燃冰,并是可燃冰,还可以理解。否则就真的是忽悠社会,甚至高层。明白了这一点,再看报道题目中的‘领跑全球’就有点了。”

  有一位地质学专家来正面刚了,他就是我十分尊敬的良师益友、中国科学院地学部院士、中国科学技术大学和中国地质大学教授李曙光先生。李曙光老师对我说:

  众所周知可燃冰是固态,必需可控地局部将其分解为水和甲烷,才能以流体形式采出。难点在可控,不引发连锁反应形成甲烷不可控泄漏的生态灾难。

  常规采油气的对象都是流体,能解决这一技术问题吗?从照片看,喷出的水和燃烧的甲烷,说明成功使可燃冰分解并采出,同时没有造成不可控的大面积甲烷泄漏。

  如果发生泄漏,现在天上有日本、美国、中国三颗碳卫星,逃不过它们的监测。这种可控的开采技术在研究初始阶段能多控制一天也是了不起的进步,如同可控热核反应延长几秒都是重大进展。

  2.这位专家说国外不搞是怕技术不成熟引发灾难,言外之意是我们不顾引发全球生态灾难,进行开采。那么日本试采了6天怎么说?

  3.当然,这次试采7天距商业性开采还有很长要走,长时间开采还有很多技术问题要解决,万里长征还只走了第一步,但这并不能否定该技术进步的意义和地位。”

  可燃冰的储量绝大部分在海底,只有极少部分在陆地上(主要是冻土带),而且又是固体,所以开采非常不易,这是利用它所面临的最大瓶颈。

  可想而知,从地下开采气体、液体是相对容易的,开采固体却十分困难。你用什么方法把固体传送上来?会不会堵塞管道?如何防止传输过程中天然气泄漏?都是令人头疼的问题。

  这次中国之所以取得突破,就是因为把开采固体变成了开采气体,在原位通过降压把水合物中的甲烷出来,直接采甲烷,同时整个过程都保持可控,

  前引文中的那位专家认为中国是采用最没有技术含量的手段(升温)把甲烷取出来的,完全不顾泄漏的,然后认为这种做法别的国家也会,只是人家对负责没这么做。问题在于,中国这次试采的技术含量没有这位专家理解的这么低。

  该研究团队也表示,由于天然气水合物资源主要分布于海域,下一步该团队将针对海域天然气水合物钻采技术开展研究,为我国天然气水合物早日实现商业化开采做贡献,并为‘一带一’战略服务。”

  对于中国这次试采的意义,我在接受记者采访时说:“有专家认为,从科学到技术创新要经历知其然(发现现象)、知其所以然(理论理解)、造其然(技术上可行)、利其然(经济上可行)的4个阶段。中国这次突破的意义,就是让利用可燃冰达到了‘造其然’的阶段。”

  首先,这件事可以和2016年中国发射“墨子号”量子科学实验卫星放在一起看。量子卫星的发射标志着量子通信进入产业化,这是中国自近代以来第一次开创一个新的产业。中国在通信、高铁等领域做到世界第一,固然很了不起,但这些领域毕竟是别的国家开创的,我们是后来者。

  只有量子通信,是中国率先开创的产业。现在又可以加上可燃冰开采了,这成为中国自近代以来开创的第二个产业。

  其次,国家之间的比较仍然不足以表示可燃冰开采的重要性。可燃冰开采真正的意义,在于给人类“续命”。说得具体一点,是为人类移民争取更多的时间。

  从长远来看,地球的资源总是有限的。人类必须移民到其他星球去,才能有广阔的前途,否则困在地球上的结局,就会像一些太平洋上的孤岛一样,陷入资源耗尽、文明退化的。在尺度上,地球只不过是一个大一些的复活节岛而已!

  为了冲出地球,移民,唯一可行的能源是可控核聚变。人类能够用来开发可控核聚变的时间并不是无限的,而是有一个时间窗口,到化石能源耗尽为止。人类不能陶醉在小清新情绪中悠游岁月,需要有紧迫感了!

  可燃冰仍然是一种化石能源,不过由于其储量巨大,可望把这个时间窗口拓展一段可观的时间。人类一定要珍惜这次机会(可能是最后的机会),好好把握这个时间窗口,在化石能源耗尽之前冲出地球。

  最后,需要注意到甲烷是一种温室气体,可燃冰开采存在一种最糟糕的可能性:对地层的扰动导致大量甲烷泄漏到大气中,导致严重的温室效应。

  这可能会全球生态平衡,造成大。但即使如此,也不是因噎废食的理由。人类的命运系于此,因此只有前进,才是唯一的生。只是需要强调,对开采过程中的风险要有的估计,发展相应的技术。

  作者简介:袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室副研究员,科技与战略风云学会会长,微博@中科大胡不归,知乎@袁岚峰。

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