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2018-02-11 14:05 网络整理 教案网

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存储甲烷的传统方法是在250个大气压下将其压缩,许多科学家致力开发多孔吸附材料,使甲烷可在较低压强状态下存储。美国能源部2012年设定的一个研究目标是,在室温和65个大气压下能将263立方厘米甲烷压缩存储到1立方厘米的材料中,但现有材料的吸附能力还远低于这一目标。

甲烷为一种碳氢化合物,化学式为CH4,其在自然界的分布很广,是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分,与其他石油燃料气相比,甲烷气体具有更高的Η/C比,所以它作为燃烧气使用时更加清洁可靠。同时甲烷气体也是一种重要的化工原料,它被广泛地用作制造氢气、碳黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。乙炔不充分燃烧的化学式

目前,天然气的储存主要采用LNG(液化天然气)、CNG(压缩天然气)和ANG(吸附天然气)三种方式。ANG的突出优势是经济性好、使用方便、安全性高。

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液压甲烷(LNG)的方法存在不足:

(1)液化临界温度太低、液化成本高;

(2)加气技术难度大,液化甲烷在存储和运输过程中需要不断降温,需要昂贵的低温储罐;

(3)储气瓶必须是特殊的绝热材质,以减少煮沸损失。

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以上问题成为限制液化甲烷不能广泛商业化应用的主要原因。

高压压缩甲烷(CNG)的方法存在不足:

必须采用高压(20 MPa)来增加甲烷的存储密度,使得压缩甲烷的整个过程花费昂贵、操作难度大、安全隐患多。

吸附甲烷(ANG)的方法相对优点:

具有成本低、操作简单、安全、利用率高等优势,因而这种方法成为实现甲烷气体广泛商业化应用的关键。然而,目前用于存储甲烷的吸附剂材料,存在吸附量不高,释放气体较慢等问题,所以发展具有高甲烷存储量的多孔材料具有重要意义和应用前景。金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks,简称MOFs)作为一种新型的多孔材料,具有高孔性、比表面积大、合成方便、孔洞大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点,而潜在应用于气体吸附、催化、光电材料等领域。

英国剑桥大学等机构的研究人员开发出的这种ANG新型材料,能使单位体积内甲烷存储量大幅提升50%,远优于现有材料。研究人员表示,这种新材料不仅能用于存储甲烷,还可存储二氧化碳、氨气等小分子气体。乙炔不充分燃烧的化学式此外,相比同类材料,这种块体金属有机框架的力学性能还提升了130%,比原有材料更硬,更适于实际应用。鉴于新材料的优势,目前研究团队已成立一家公司,致力于把这项成果推向实际应用。如果新材料实现量产,预计可为全球天然气运输每年节省千亿英镑(8800亿人民币)的成本。