清华任俊杰等-蒙脱土对CO2水合物的影响-ApplEnergy

Title(题目): Roles of montmorillonite clay on the kinetics and morphology of CO2 hydrate in hydrate-based CO2 sequestration（蒙脱土对基于水合物的CO2封存中CO2水合物动力学和形态的影响）

Source(来源):Applied Energy,2023,340:120997

Abstract(摘要):海洋沉积物中基于水合物的二氧化碳封存技术已成为一种长期稳定的可持续封存二氧化碳的新技术。然而，在中国南海广泛分布的富含粘土的沉积物中，粘土矿物在二氧化碳水合物形成和分解过程中的作用仍存在争议，这主要是由于缺乏实验证据。本研究探讨了具有代表性的粘土矿物——钠基蒙脱石（Na-MMT）在质量分数低于20.0%的悬浮液中，对二氧化碳水合物成核和生长动力学的影响。动力学实验结果表明，钠基蒙脱石（Na-MMT）显著缩短了诱导时间，这主要是由于粘土颗粒的分层提供了额外的成核位点，以及诱导产生的表面电场。而当Na-MMT质量分数高于5.0 wt%时，CO2水合物的平均生长速率降低约72%。在形态学方面，观察到水合物-粘土分层和气体通道行为，这些现象为动力学上的滞后提供了解释。悬浮液的高粘度和粘土诱导的强极化水层阻碍了CO2从气相到液相的传质，从而延缓了CO2水合物形成的总体动力学。在热刺激下，10.0 wt% Na-MMT悬浮液在纯CO2水合物稳定区内观察到部分CO2水合物分解，表明Na-MMT可能对CO2水合物热力学产生影响。此外，添加钠基蒙脱石（Na-MMT）粘土显著促进了二氧化碳水合物的分解动力学。本研究为钠基蒙脱石（Na-MMT）粘土与二氧化碳水合物之间的相互作用提供了基础性的认识，为在富含粘土的海洋沉积物中设计有效的二氧化碳封存策略提供了新视角。

DOI:10.1016/j.apenergy.2023.120997

Link(链接)：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261923003616