安特卫普大学 Kummamuru等-二氧化硅材料加速甲烷在水合物中的储存-Fuel

Title(题目): Accelerated methane storage in clathrate hydrates using mesoporous (Organo-) silica materials (使用介孔（有机）二氧化硅材料加速甲烷在笼型水合物中的储存)

Source(来源): Fuel,2023,354:129403

Abstract(摘要): 甲烷（CH4）笼型水合物在日益增长的新型储能方法的研究中得到了广泛关注；然而，由于其水-水合物转化较差和形成动力学缓慢，目前它们受到限制。为了克服这些瓶颈，重要的研究集中在新方法(多孔介质)的设计上。在这方面，本研究探讨了两种疏水介孔固体，烷基接枝介孔二氧化硅(SBA-15 C8)和周期性介孔有机二氧化硅(Ring-PMO)促进CH4包合物的能力。这两种材料都显示出在温和的操作条件（6 MPa和269–276 K）下有利于CH4水合物笼的形成。研究表明，SBA-15 C8和Ring-PMO的最大CH4储存量与系统中临界/最佳水量密切相关，分别为孔隙体积的130%和200%。SBA-15 C8和Ring-PMO在90 min内的最大水-水合物转化率分别达到90%和95%。在此条件下，SBA-15 C8和Ring-PMO的最大气体吸收量分别为98.2和101.2 mmol CH4/mol H2O。两种材料在水合物笼形成后都没有表现出化学或形态上的变化(通过FT-IR, N2吸附，XRD和TEM进行表征)，推断它们作为水合物笼促进剂在多个循环中的可行性。综合多步模型能较好地表征水合物结晶动力学，与实验动力学数据拟合良好，三种不同的动力学模型中水-水合物转化的平均绝对偏差较小。总的来说，这项研究的结果证明疏水性多孔材料是CH4水合物笼的有效促进剂，这可以使基于水合物笼的CH4的储存和运输技术在工业上可行。

DOI:10.1016/j.fuel.2023.129403

Link(链接):https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0016236123020173