创新技术分析甲烷水合物晶体的生长

科学家从纽约大学经脉工程学院采用了一种创新的技术分析甲烷水合物的形成从水和甲烷。技术,科学家已经能够迅速和有效地调查形成过程中的各个步骤。

瑞恩•哈特曼为首的生物分子和化学工程助理教授负责的经脉与微系统的流化学实验室,纽约大学Tandon科学家采用了微流体随着温度的微小变化分析甲烷气体的不可预知的过程转化为固体水合物在接触水。微流体是液体的精确的操纵和控制抑制亚毫米波的几何图形。

这项研究是非常重要的领域工程和气候科学。欧洲杯线上买球大量的甲烷被困在北极海洋的床上,在永久冻土。很大一部分的甲烷是鸟儿们难以在一个冰封的甲烷水合物状态,甲烷是由水分子封装的笼子里。

获得深入的知识的甲烷,吸收太阳辐射的能力30倍相比,二氧化碳与水反应生成天然气水合物晶体,相比之下,再次被打破的方式进入气态至关重要的知识,它将如何能够促进,或者减缓气候变化。

它也可以达到高潮在创新的气体分离技术,以及安全、高效存储天然气的能量因为在天然气水合物的沉积物是近两倍的所有其他化石燃料综合起来。

在一项研究中调查质量和热量转移的方式影响水合物的生长,研究人员建立了一个创新的技术分析电影甲烷水合物的形成,即热电的微通道冷却反应堆由哈特曼的实验室。这项研究的结果已经在芯片上的实验室报告,化学的《皇家学会发表的。独特,技术可以使“逐步”温度变化,大大减少实验时间和允许精确的调查过程中通过原位光谱方法。

这项技术使哈特曼和他的同事们第一测量质量传递的程度,包括扩散等现象,影响晶体传播率。

一般来说,科学家们认为天然气水合物从成核的生长,是水分子开始形成一个格子,覆盖“guest”分子在甲烷等气体。下一步是结晶,晶体形成种子的过程迅速向外扩展到更大的结构,例如,表界面的气体和水。

缺乏知识的成核和其他各个步骤在动力学水合物的形成。这是由于传统批reactors-specifically高压坦克的缺点包括煽动者和冷却/加热设备,涉及“覆盖”的水使用完工后甲烷气体。2020欧洲杯下注官网这样的系统授权相界面温度的降低水合物形成之间的接口(边界完工后水和甲烷气体)通过近10°K。然而,成核在这样的系统可能需要几个小时甚至几天。

采用新技术,围棋,哈特曼的博士生和布鲁诺Pinho,博士后,可以逐步sub-cool水分子由一个数量级较小比规定在大规模的批处理系统中,从而实现成核仅1°K增量在相当短的时间框架。

哈特曼的恒温系统,温度循环实验温度(即交替两个极端之间)的冷却率的几秒钟使团队合成和使用核快速足以在相当短的时间内进行大量的调查相比,传统的技术。

成核是很难预测的。它有时可以采取分钟或在天然气水合物的形成。但因为我们能够在几秒内循环温度我们可以形成种子水晶和使用核形式可再生产地形成大晶体。

瑞恩•哈特曼生物分子和化学工程助理教授,纽约大学经脉工程学院

哈特曼的技术允许研究人员表明,晶体的增长速度取决于传热的组合(如通过传导),传质和内在的结晶(水合物晶体的生成率,不关注质量和传热)。

想象在家通勤上班每天都使用相同的路线。你穿过三座桥,根据一天,一个,两个或三个都是拥挤的。多少每个桥没有效率,相对而言比别人,决定了整个你的上下班时间。在水合物结晶的背景下,交通拥堵在第一桥是传热阻力,第二个桥是传质阻力和内在的结晶。水合物晶体的形成可以依赖这三个。我们所做的是发现一种方法来衡量它。

瑞恩•哈特曼生物分子和化学工程助理教授,的纽约大学Tandon原理图ool工程

材料科学欧洲杯足球竞彩与工程研究中心(夫人)计欧洲杯线上买球划的美国国家科学基金会主要是支持这项研究。