可燃冰是可再生能源吗 化学(可燃冰是可再生能源吗)

与普通冰块相比，可燃冰真能燃烧？它到底是什么，美国见了都眼红

图为可燃冰开采现场

随着气候变化与能源危机的不断发酵，人类对新能源的挖掘和利用越发重视，而可燃冰的发现恰逢其时，也激发了人们的好奇，与普通冰块相比，可燃冰真能燃烧吗？它到底是什么，答案是一种储量非常丰富的清洁能源，根据专家测算，中国是全球拥有可燃冰资源最多的国家，这一点让美国见了都眼红。

图为可燃冰

可燃冰是一种气体水合物，外形与冰块非常相似，但密度较小，质量相对较轻，质地也比较松软，从成分组成来看，可燃冰分子结构中包含有氮气，二氧化碳，甲烷，乙烷等，当甲烷成分最多时，就具有了燃烧属性，也被称为天然气水合物，俗称可燃冰，在常温常压状态下，1立方米的可燃冰燃烧，可释放164立方米的天然气和0.8立方米的淡水。

可燃冰的形成条件都是什么？甲烷气体、液态水、较低的温度和较高的压力，这四个条件缺一不可，其中甲烷的主要来源是泥沙中的生物遗骸，以及地下所蕴藏的天然气，而满足这四个条件的最佳场所是在深海，因为海底环境压力大，温度一般在2度左右，加上海底沉积物比较多，届时甲烷气体将在压力作用下，被锁紧水分子当中，从而形成类冰状结晶物质，也就是可燃冰，所以海洋中的可燃冰的储量非常丰富，从目前全球已探明的资料分布来看，中国的可燃冰主要分布在东南海域，青藏高原和东北地区的冻土带，要是全部开采的话，最少可供使用100年以上。

图为可燃冰

虽然可燃冰是煤炭，石油，天然气这些化石燃料的优秀替代品，但可燃冰的开采难度却非常大，第一，可燃冰一般蕴藏在深海中，如几百米以下的海床中，想要开采就要在海床上钻孔，技术要求非常高，第二，可燃冰的保存条件为低温高压，但把可燃冰从海底挖出来的过程中，必然伴随着升温和减压，如果中间步骤出现问题，可燃冰中的甲烷气体将会大量逃逸，第三，常见的可燃冰采集办法有热激发开采法，减压开采法，化学试剂注入开采法，CO2置换开采法和固体开采法，这些方法各有优缺点，唯一的共同点是技术要求非常高，如果操作不当，甚至可能造成海底滑塌事故。

图为可燃冰开采现场

那么作为一种被世界各国寄予厚望的新能源，可燃冰的优势都有哪些？首先，储量丰富，大约是已知煤炭，石油，天然气，有机碳总量的2倍，如果能够大量采集，将有效缓解全球能源短缺问题，其次，可燃冰燃烧的最终产物为水和二氧化碳，所以是一种无污染，对环境非常友好的绿色能源。

从科学角度来看，可燃冰是一种持续可再生的新能源，主要气体成分是甲烷，如果科技发展到一定高度，或许可以模拟可燃冰的存在环境，实现人造可燃冰也说不定，然而实现这一目标，还需要各国努力，如此才能真正地解决能源危机，将人类社会推向更高发展水平。

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全世界的能源问题都系在一种“冰”的身上，它就是可燃冰。

为什么冰还能燃烧？因为这种冰的成分并不是水，而是天然气，简单来说就是天然气形成的冰。

可燃冰燃烧

可燃冰类似于被压缩的天然气固体物质，一块标准体积的可燃冰相当于164立方米的天然气。

只是这样的可燃冰自然不是能够简单获取的，它隐藏在很深的地方。

开采可燃冰的平台

可燃冰和天然气一样，主要成分都是甲烷，只不过可燃冰是甲烷的另一种形态——水合物。

天然气和石油一样，都储存在地壳中，只不过它存在于地壳的浅表层。

而可燃冰就是甲烷在地壳的深层，因为高压、低温以及遇见了水，形成了一种外表和冰相同的固态物质。

所以可燃冰的学名叫做天然气水合物，是一种特殊形态的天然气，可以燃烧，燃烧的产物主要是二氧化碳。

可燃冰极其结构

由于形成条件过于苛刻，可燃冰存在于沿海大陆架深处、深海，某些湖泊深处也会存在。

可燃冰的前身就是各种生物，它们在遭遇灭绝事件之后被埋于地壳之中，自身的有机物在长年累月中形成了甲烷。

一般来说，可燃冰和天然气与石油的存在位置重合，只是石油、天然气在上层，它在下层。

根据形成的条件，按理来说存在可燃冰最多的是南北极，只可惜人类目前对可燃冰的研究没有传统化石能源多，南北极的可燃冰至今还处于未知状态。

保存在高压低温状态的可燃冰

除了地球，可燃冰还被认为广泛存在于宇宙中，光是太阳系内就有可燃冰。

不少人认为彗星里面就有可燃冰，所以当它和大气发生摩擦的时候是会燃烧的，这也是为什么彗星来到地球很难找到残留的陨石，因为彗星的主要成分是冰和各种气体。

太阳系有一颗卫星叫做土卫六，又名“泰坦”，上面的主要成分是甲烷和水，它具有大气，大气压是地球的1.5倍。

土卫六被认为存在可燃冰

天文学家们认为，在土卫六上存在着很多可燃冰，它们就是这个星球的地基。

1立方米可燃冰能够从中释放164立方米的天然气出来，这样来看，它是浓缩的精华。

为什么可燃冰无法撼动传统化石能源的地位呢？最大的原因就是可燃冰的开采难度太大了！

天然气

可燃冰存在的地方非常刁钻，要么是在陆地与海洋交接的沿海大陆架，要么是在深海，甚至是在冰川覆盖的南北极。

开采可燃冰的第一步是找到它，即需要勘察，对于浅层的天然气，不用人去找，它自己有的时候都会冒出来。

可燃冰藏在很深的地方，想要找到它们需要派出深海探测器去往海床寻找。

光是这一步就难倒了很多国家，因为不是每个国家都有深海探测器可以用，目前世界上发现可燃冰的，无一例外都是掌握了深海下潜的国家。

深海可燃冰

第二步就是取回样本，对其进行分析，可燃冰不是纯净物，它的里面也会混合着各种物质，有些物质是人类不需要的。

我们在电视上看到的可燃冰已经是经过杂质剔除的，所以看起来比较干净，和饭店里的固体酒精很像。

实际上刚开采出来的可燃冰长得麻麻赖赖的，像一块冰混着很多土的脏冰块。

经过分析，才能得出可燃冰的具体储量，估算出自己国家目前的可燃冰总数。

勘测可燃冰

第三步就是去开采了，这个过程也是困难重重，比任何能源都要难，因为它不能像石油、天然气那样用管道运输，也不能像煤炭那样用传送带运输。

可燃冰很难保存，因为它是水和天然气在高压、低温之下形成的固体，如果压力减小、温度升高，水合物的结构就会被破坏，那么天然气就会逃逸，可燃冰也会“融化”。

因此开采的时候还得保证它的压力和温度不要有巨大的变化，但无论怎样开采，过程中必然有损耗。

开采可燃冰

这也增加了可燃冰的开采成本，如果将其投入生产和使用，那么它产出的天然气一般家庭用不起。

实际上还没有哪个国家能够做到大面积商业开采可燃冰的程度，都是仅停留在研究和勘探的程度。

我国也没有在这场找“冰”行动中落下，我国在2007年成功采得可燃冰的样本，成为世界上第四个采集到可燃冰的国家。

在海上开采可燃冰

可燃冰被发现的历史非常久远，早在1810年就在实验室被证明天然气和水可以形成水合物。

既然能够人工合成，那么自然界也会存在这样的物质，于是1946年，苏联的科学家们一头扎进了冰天雪地的西伯利亚寻找可燃冰，找了22年终于发现了自然状态下的可燃冰。

1972年，美国在阿拉斯加的永久冻土层中采集到了可燃冰，这是世界上第一块可燃冰样本。

自此之后，越来越多的国家加入到可燃冰的寻找大军，都希望在自家找到可燃冰。

阿拉斯加冰原

我国从1999年开始加入找“冰”大军，先后在南海、青藏高原发现了可燃冰的踪迹，并成功于2007年获得可燃冰的样本。

随着勘测的进行，我国的可燃冰总量逐年提高，如果换算成同能量的石油的话，它相当于800亿吨石油。

要知道我国在2020年进口了石油5.4亿吨，如果将这些可燃冰投入使用，那么会极大减缓我国对进口石油的依赖。

运油船

事实上我国也正在这么做，在2021年，工程院发布了《海洋烃类能源有序开发的“负碳”路径》，预计将在2030年对可燃冰进行商业开采。

同时，我国已经研制出了可以开采可燃冰的钻探平台“蓝鲸2号”，它已经成功执行了两次可燃冰开采任务。

有支持开采，自然也有反对开采的声音，工程院的一些院士认为，与其花大价钱去开采可燃冰，不如将这些钱投入开发新型能源。

我国每年进口很多石油

可燃冰说白了也是天然气，它在使用的过程中依旧会产生二氧化碳，本质上和其他化石能源没有什么区别。

而且开采可燃冰会破坏一些大陆架，引发大陆架的颤动，会带来后续的各种负面反应。

国际上对于可燃冰的开采一直都是持谨慎态度，不少地质学家认为，大规模开采可燃冰很有可能会造成地壳表面的改变。

大陆架结构

可燃冰虽然释放的能量巨大，但是它依旧属于不可再生的化石能源，可以解决一时的能源危机，但不能解决长久的能源需求。

可持续、可再生的能源，才是未来所需要的，这其中被寄予厚望的，就是核聚变反应。

核聚变和核裂变就是我们常说的核能的来源，它们都属于原子之间的反应，但是裂变需要的是重原子，如铀、钚等，它们主要来自自然界中的矿，是有限的资源。

铀矿石

核聚变就不一样，它的原料是氢原子，氢原子是整个宇宙中含量最多的物质，在地球上它无处不在。

氢原子可以从水中提取，地球最不缺的资源就是水，尤其是海水，这也让核聚变的原料取之不尽用之不竭。

然而，核聚变的威胁之一就是不可控，一旦出现失控，那么整个人类都会被灭亡。

人类未来真的能源希望，是可控核聚变，即可以随时停止，随时开始的核聚变反应。

在没有攻破这项技术之前，人类的大部分能源需求都是化石能源在满足，它们是每用一点，地球上就会少一点。

原子核

可燃冰也是化石能源之一，用完之后，想要再形成今天的规模，还需要很长的时间。