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Updated: Sep 14, 2025

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets
Published on: May 26, 2021
对缓冲气体对地下气储存的影响的分子洞察
Xinyu Yao1, Arun Kumar Narayanan Nair1, Mohd Fuad Anwari Che Ruslan1
1Physical Science and Engineering Division (PSE), King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal 23955-6900, Saudi Arabia.
分子动力学模拟揭示了 CO2,CH4 和 N2 等缓冲气体如何影响储存. 结果显示,缓冲气体的类型和度显著影响表面张力和接触角度,影响地下储存中的取效率.
科学领域:
- 计算化学和材料科学计算化学和材料科学
- 储能和回收能量的储能和回收.
- 地质工程是地质工程.
背景情况:
- 地下储存气 (UHS) 使用缓冲气在提取气期间提供压力支持.
- 了解气体-水-岩石相互作用对于优化UHS效率至关重要.
研究的目的:
- 研究不同缓冲气体 (N2,CH4,CO2) 对H2+缓冲气体+水系统的界面特性的影响.
- 为了评估缓冲气体类型和度对水接触角度和毛细血管压力的影响,在有表面的情况下.
主要方法:
- 对H2+缓冲气体+水+二氧化系统进行了分子动力学 (MD) 模拟,温度 (323-448 K) 和压力 (20-150 MPa) 不同.
- 模拟考虑了0.7和0.3的H2分子分数,以及水友性/疏水性表面.
- 计算了界面张力 (IFT) 和水接触角度 (CA),并与理论模型和实验数据进行了比较.
主要成果:
- 随着H2分子分数的下降,IFT下降,其中CO2表现出最显著的影响 (CO2 > CH4 ≈ N2).
- 水的CA随着H2分子分数的减少而增加,影响的顺序是CO2 > CH4 > N2.2.
- 水友系统中的毛细管压力随着H2度的降低而下降,这表明提升了提取的能力.
结论:
- 缓冲气体的组成和度对UHS的界面现象产生了重大影响.
- 与CH4和N2相比,CO2对IFT和CA的影响更大.
- 这些发现表明,特定的缓冲气体可能会提高地下储存中提取的效率.
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