En bildning av gas hydratiserar med vattenmolekyler. Kredit:KAIST
En forskargrupp från KAIST har identifierat bildandet av naturgashydrater, så kallad brandfarlig is, bildas i haven. Professor Tae-Hyuk Kwon från Institutionen för byggnads- och miljöteknik och hans team fann att lermineraler i oceaniska lerrika sedimentära avlagringar främjar bildandet av gashydrater och föreslog principen om gashydratbildning i de leriga sedimentlagren.
Gashydrater är isliknande kristallina strukturer som består av vätebundna vattenmolekyler som kapslar in gasmolekyler. De är också kända som brinnande is. Fyndigheterna är så enorma att forskare utforskar dem som en alternativ energikälla. Konventionellt, man trodde att bildningen av gashydrater är begränsad i sedimentära leravlagringar; dock, det oväntade överflödet av naturgashydrater i oceaniska lerrika sedimentära avlagringar väckte frågan om hur de bildades.
Ytorna på naturliga lermineraler är negativt laddade, och därmed oundvikligen generera fysikalisk-kemiska interaktioner mellan lera och vatten. Sådana lera-vatten-interaktioner har en avgörande roll för förekomsten av naturgashydrater i lerrika sedimentära formationer.
Dock, forskare stötte på svårigheter med att analysera hydratbildning på grund av katjonerna i lerpartiklar, som balanserar lerytans laddningar. Därför, lerpartiklar släpper oundvikligen katjonerna när de blandas med vatten, vilket komplicerar tolkningen av experimentella resultat.
En förbättring och hämning av gashydrater. Kredit:KAIST
För att övervinna denna begränsning, teamet polariserade vattenmolekyler med ett elektriskt fält och övervakade induktionstiderna för vattenmolekyler som bildar gashydrater. De fann att det elektriska fältet på 10 kV/m främjade kärnbildning av gashydrat under vissa förhållanden snarare än att bromsa det, på grund av det partiella brottet av de vätebundna vattenklustren och den sänkta termiska energin hos vattenmolekyler.
Professor Kwon sa, "Genom denna forskning, vi fick bättre insikt i ursprunget av gashydrater i lerrika sedimentavlagringar. Inom en snar framtid, vi kommer snart att kunna producera metangas kommersiellt från naturgashydratfyndigheter."
Denna forskning, leds av doktorand Taehyung Park, publicerades online i Miljövetenskap och teknik den 3 februari.
