青岛海洋所在水合物分子模拟领域取得新进展

近日，自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所联合多家单位研究人员，在甲烷水合物分解行为的分子模拟研究方面取得新进展，研究成果《Molecular study on the behavior of methane hydrate decompositioninduced by ions electrophoresis》（离子电泳诱导下甲烷水合物分解的分子行为研究）在JCR一区期刊Fuel上在线发表。

天然气水合物被认为是潜在的重要能源，当前水合物开采大多使用改变相平衡的原理，尚未达到理想和经济的产气效率；强静电场可以有效诱导盐水中的离子（Na+和Cl-）迁移，且能一定程度上摆脱相平衡的约束，因此静电场下离子迁移对水合物分解的影响值得探究。本文通过分子动力学（MD）模拟研究了静电场诱导的Na+和Cl-迁移对甲烷水合物分解行为的影响，结果发现260 K和80 bar的温压条件下，在至少0.9 V/nm的静电场中，Na+和Cl-的迁移会穿透和破坏水合物相的水笼，最终导致水合物分解；随着静电场强度的增加，离子对水合物的破坏能力增强，水合物分解速度加快。本项工作为天然气水合物开采和抑制油气管道中水合物堵塞问题提供了一种新的方法，也可作为一种辅助开采方法与其他开采手段相结合来提高水合物开采效率，同时可作为新型的离子筛分材料而被进一步研究。

该项研究得到了国家海洋科学技术试验实验室（青岛）高性能计算和系统仿真中心、国家重点研发计划（No. 2017YFC0307602）、青岛海洋科学与技术试点国家实验室开放基金（No. QNLM2016ORP0207）、国家自然科学基金（No. 41474119、41906067）、山东省自然科学基金（No. ZR2019BD051）、中国博士后科学基金（No. 2018M632634）等科研经费的支持。