关于最近炒的正火的新能源“可燃冰”您了解多少？多了解一些知识，别让自大成了笑话！
固体可燃冰，即天然气水合物，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”，其实是一个固态块状物。天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。目前，30多个国家和地区已经进行“可燃冰”的研究与调查勘探，最近两年开采试验取得较大进展。我国于2015年在中国海域实施天然气水合物的钻探工程，将有力推动中国“可燃冰”勘探与开发的进程。
天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源。它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，点火即可燃烧，有“可燃水”、“气冰”、“固体瓦斯”之称，被誉为21世纪具有商业开发前景的战略资源，天然气水合物是一种新型高效能源，其成分与人们平时所使用的天然气成分相近，但更为纯净，开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。天然气水合物使用方便，燃烧值高，清洁无污染。据了解，全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍，具有广阔的开发前景，美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物，
1960年，前苏联在西伯利亚发现了可燃冰，并于1969年投入开发；美国于1969年开始实施可燃冰调查，1998年把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划；日本开始关注可燃冰是在1992年；完成周边海域的可燃冰调查与评价。但最先挖出可燃冰的是德国。2000年开始，可燃冰的研究与勘探进入高峰期，世界上至少有30多个国家和地区参与其中。其中以美国的计划最为完善——总统科学技术委员会建议研究开发可燃冰，参、众两院有许多人提出议案，支持可燃冰开发研究。美国每年用于可燃冰研究的财政拨款达上千万美元。为开发这种新能源，国际上成立了由19个国家参与的地层深处海洋地质取样研究联合机构，有50个科技人员驾驶着一艘装备有先进实验设施的轮船从美国东海岸出发进行海底可燃冰勘探。这艘可燃冰勘探专用轮船的7层船舱都装备着先进的实验设备，是当今世界上唯一的一艘能从深海下岩石中取样的轮船，船上装备有能用于研究沉积层学、古人种学、岩石学、地球化学、地球物理学等的实验设备。这艘专用轮船由得克萨斯州A·M大学主管，英、德、法、日、澳、美科学基金会及欧洲联合科学基金会为其提供经济援助。2017年5月18日，中华人民共和国国土资源部地质调查局在南海宣布，正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，这也标志着中华人民共和国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。
天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战天然气水合物中的甲烷，其温室效应为CO2的20倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如：海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。天然可燃冰呈固态，不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出，在从海底到海面的运送过程中，甲烷就会挥发殆尽，同时还会给大气造成巨大危害。为了获取这种清洁能源，世界许多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。科学家们认为，一旦开采技术获得突破性进展，那么可燃冰立刻会成为21世纪的主要能源。
世界上至今还没有完美的开采方案。科学家们认为，这种矿藏哪怕受到最小的破坏，甚至是自然的破坏，就足以导致甲烷气的大量散失。“可燃冰”中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体，甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多，它所产生的后果将是不堪设想的。同时，陆缘海边的“可燃冰”开采起来也十分困难，一旦出了井喷事故，就会造成海水汽化，发生海啸船翻。“可燃冰”的开采方法主要有热激化法、减压法和置换法三种。开采的最大难点是保证井底稳定，使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。2017年5月上旬，中国科学院物理所于晓辉副研究员的可燃冰研究团队与中物院中子科学平台合作，首次利用原位中子衍射开展可燃冰的科学研究，成功合成了稳定的可燃冰晶体样品，通过高压、低温中子衍射实验确认了可燃冰晶体的SI型晶体结构，并对可燃冰的动力学稳定性进行了研究。这标志着中物院中子科学平台成为世界上少数具备可燃冰水合物中子衍射研究条件的平台之一。
关于100升可燃冰可以让汽车跑5万公里的说法：
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升天然气能跑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？但知道可燃冰是什么的人，立刻就会发现，这太离谱了。可燃冰的化学结构是“甲烷水合物”，即“甲烷分子”被一个一个地包在水分子组成的笼子之中。在一定条件下，笼子的组成是固定的，因此“甲烷水合物”是一种定比化合物（就是说，“甲烷分子”和水分子比例是固定的），而不是溶液或者固溶体。用初中化学的语言说，这是一种纯净物，而不是甲烷和水的混合物。（敲黑板！）就像“五水合硫酸铜”CuSO4·5H2O是一种纯净物，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。当然，在海底，甲烷水合物这种纯净物又跟泥沙混合在一起，这也增大了开采的难度。所以新华社的报道会强调：“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“甲烷分子”的水分子笼分为几种，称为I型、II型、III型等等。甲烷和水的分子数之比，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。“甲烷分子”CH4的分子量是16，水分子H2O的分子量是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！算完正确的数值，我们试图推理：这倒霉催的5万公里是怎么算出来的？
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释放出160立方米以上的天然气。”网上某些天真的小编就把300公里乘以160，得到48000公里，四舍五入，bingo！5万公里出炉。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”）乘以气体常数（R = 8.314 J/(mol·K)）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升天然气可以让汽车跑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，可燃冰不是高爆炸药，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，他们会开心得多。
可燃冰的优点，在于巨大的储量，达到石油加天然气的两倍，而不在于能量密度。
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