關於最近炒的正火的新能源“可燃冰”您瞭解多少？多瞭解一些知識，別讓自大成了笑話！
固體可燃冰，即天然氣水合物，是分佈於深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質。因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒，所以又被稱作“可燃冰”或者“固體瓦斯”和“氣冰”，其實是一個固態塊狀物。天然氣水合物在自然界廣泛分佈在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。目前，30多個國家和地區已經進行“可燃冰”的研究與調查勘探，最近兩年開採試驗取得較大進展。我國於2015年在中國海域實施天然氣水合物的鑽探工程，將有力推動中國“可燃冰”勘探與開發的進程。
天然氣水合物是20世紀科學考察中發現的一種新的礦產資源。它是水和天然氣在高壓和低溫條件下混合時產生的一種固態物質，外貌極像冰雪或固體酒精，點火即可燃燒，有“可燃水”、“氣冰”、“固體瓦斯”之稱，被譽為21世紀具有商業開發前景的戰略資源，天然氣水合物是一種新型高效能源，其成分與人們平時所使用的天然氣成分相近，但更為純淨，開採時只需將固體的“天然氣水合物”升溫減壓就可釋放出大量的甲烷氣體。天然氣水合物使用方便，燃燒值高，清潔無汙染。據瞭解，全球天然氣水合物的儲量是現有天然氣、石油儲量的兩倍，具有廣闊的開發前景，美國、日本等國均已經在各自海域發現並開採出天然氣水合物，
1960年，前蘇聯在西伯利亞發現了可燃冰，並於1969年投入開發；美國於1969年開始實施可燃冰調查，1998年把可燃冰作為國家發展的戰略能源列入國家級長遠計劃；日本開始關注可燃冰是在1992年；完成周邊海域的可燃冰調查與評價。但最先挖出可燃冰的是德國。2000年開始，可燃冰的研究與勘探進入高峰期，世界上至少有30多個國家和地區參與其中。其中以美國的計劃最為完善——總統科學技術委員會建議研究開發可燃冰，參、眾兩院有許多人提出議案，支持可燃冰開發研究。美國每年用於可燃冰研究的財政撥款達上千萬美元。為開發這種新能源，國際上成立了由19個國家參與的地層深處海洋地質取樣研究聯合機構，有50個科技人員駕駛著一艘裝備有先進實驗設施的輪船從美國東海岸出發進行海底可燃冰勘探。這艘可燃冰勘探專用輪船的7層船艙都裝備著先進的實驗設備，是當今世界上唯一的一艘能從深海下岩石中取樣的輪船，船上裝備有能用於研究沉積層學、古人種學、岩石學、地球化學、地球物理學等的實驗設備。這艘專用輪船由得克薩斯州A·M大學主管，英、德、法、日、澳、美科學基金會及歐洲聯合科學基金會為其提供經濟援助。2017年5月18日，中華人民共和國國土資源部地質調查局在南海宣佈，正在南海北部神狐海域進行的可燃冰試採獲得成功，這也標誌著中華人民共和國成為全球第一個實現了在海域可燃冰試開採中獲得連續穩定產氣的國家。
天然氣水合物在給人類帶來新的能源前景的同時，對人類生存環境也提出了嚴峻的挑戰天然氣水合物中的甲烷，其溫室效應為CO2的20倍，溫室效應造成的異常氣候和海面上升正威脅著人類的生存。全球海底天然氣水合物中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的3000倍，若有不慎，讓海底天然氣水合物中的甲烷氣逃逸到大氣中去，將產生無法想象的後果。而且固結在海底沉積物中的水合物，一旦條件變化使甲烷氣從水合物中釋出，還會改變沉積物的物理性質，極大地降低海底沉積物的工程力學特性，使海底軟化，出現大規模的海底滑坡，毀壞海底工程設施，如：海底輸電或通訊電纜和海洋石油鑽井平臺等。天然可燃冰呈固態，不會像石油開採那樣自噴流出。如果把它從海底一塊塊搬出，在從海底到海面的運送過程中，甲烷就會揮發殆盡，同時還會給大氣造成巨大危害。為了獲取這種清潔能源，世界許多國家都在研究天然可燃冰的開採方法。科學家們認為，一旦開採技術獲得突破性進展，那麼可燃冰立刻會成為21世紀的主要能源。
世界上至今還沒有完美的開採方案。科學家們認為，這種礦藏哪怕受到最小的破壞，甚至是自然的破壞，就足以導致甲烷氣的大量散失。“可燃冰”中甲烷的總量大致是大氣中甲烷數量的3000倍。作為短期溫室氣體，甲烷比二氧化碳所產生的溫室效應要大得多，它所產生的後果將是不堪設想的。同時，陸緣海邊的“可燃冰”開採起來也十分困難，一旦出了井噴事故，就會造成海水汽化，發生海嘯船翻。“可燃冰”的開採方法主要有熱激化法、減壓法和置換法三種。開採的最大難點是保證井底穩定，使甲烷氣不洩漏、不引發溫室效應。2017年5月上旬，中國科學院物理所於曉輝副研究員的可燃冰研究團隊與中物院中子科學平臺合作，首次利用原位中子衍射開展可燃冰的科學研究，成功合成了穩定的可燃冰晶體樣品，通過高壓、低溫中子衍射實驗確認了可燃冰晶體的SI型晶體結構，並對可燃冰的動力學穩定性進行了研究。這標誌著中物院中子科學平臺成為世界上少數具備可燃冰水合物中子衍射研究條件的平臺之一。
關於100升可燃冰可以讓汽車跑5萬公里的說法：
可燃冰的最大特點就是能量密度高。它佔用體積小，卻蘊含大量能量。舉個例子，一輛使用天然氣為燃料的汽車，一次加100昇天然氣能跑300公里的話，那麼加入相同體積的可燃冰，這輛車就能跑5萬公里。”呃，5萬公里是什麼概念？！這意味著每百公里只需要0.2升的可燃冰，而汽油車的百公里油耗一般在10升的量級，也就是說，可燃冰的單位體積能量密度大約是汽油的50倍？但知道可燃冰是什麼的人，立刻就會發現，這太離譜了。可燃冰的化學結構是“甲烷水合物”，即“甲烷分子”被一個一個地包在水分子組成的籠子之中。在一定條件下，籠子的組成是固定的，因此“甲烷水合物”是一種定比化合物（就是說，“甲烷分子”和水分子比例是固定的），而不是溶液或者固溶體。用初中化學的語言說，這是一種純淨物，而不是甲烷和水的混合物。（敲黑板！）就像“五水合硫酸銅”CuSO4·5H2O是一種純淨物，而不是混合物，其中硫酸銅和水的比例必然是1:5。與之對照，硫酸銅水溶液卻是混合物，因為其中硫酸銅和水的比例可以在一定範圍內取任何值。當然，在海底，甲烷水合物這種純淨物又跟泥沙混合在一起，這也增大了開採的難度。所以新華社的報道會強調：“中國此次試採可燃冰成功，也是世界首次成功實現資源量佔全球90%以上、開發難度最大的泥質粉砂型天然氣水合物安全可控開採。”
更具體地說，依溫度、壓強等條件不同，包裹“甲烷分子”的水分子籠分為幾種，稱為I型、II型、III型等等。甲烷和水的分子數之比，在I型水合物中為8:46，II型為24:136，H型為6:34，總之都接近1:6。“甲烷分子”CH4的分子量是16，水分子H2O的分子量是18，兩者接近，所以甲烷水合物中甲烷所佔的質量比大致就是1/7。因此，1公斤甲烷水合物包含的能量相當於1/7公斤甲烷。再拿甲烷跟汽油比，兩者都是“碳氫化合物”，因此單位質量的能量密度應該差不多。汽油的密度在0.70 – 0.78 g/cm^3之間，比冰的密度0.9 g/cm^3稍微低一點，而可燃冰的密度跟冰也差不多。因此，論單位體積的能量密度，可燃冰大約是汽油的1/7 * 0.9/0.74 = 0.17倍，或者說是1/6。如果100升汽油能讓汽車跑1000公里，那麼100升可燃冰就可以讓汽車跑170公里，四捨五入可以說200公里。這比5萬公里少了兩個數量級！小編該扣多少個雞腿！算完正確的數值，我們試圖推理：這倒黴催的5萬公里是怎麼算出來的？
我估計，原因在於這個說法：“可燃冰就像《變形金剛》中機器人爭奪的‘能量塊’，佔用體積小，蘊含的能量卻不可估量。事實上，1立方米可燃冰可以分解釋放出160立方米以上的天然氣。”網上某些天真的小編就把300公里乘以160，得到48000公里，四捨五入，bingo！5萬公里出爐。這種做法的錯誤在哪裡？錯誤在於，氣體的體積是與溫度、壓強有關的。理想氣體的狀態方程學過沒有？（敲黑板！）PV = nRT，壓強乘以體積等於物質的量（即“摩爾數”）乘以氣體常數（R = 8.314 J/(mol·K)）再乘以溫度。同樣的溫度下，氣體的壓強增大一倍，體積就縮小一半。說1立方米可燃冰可以放出160立方米天然氣時，指的可能是常溫常壓。而在說100昇天然氣可以讓汽車跑300公里時，指的肯定是高壓氣瓶中的天然氣。同樣一單位體積，包含的質量不知差到哪裡去了。在不說清楚溫度和壓強的情況下，只說氣體的體積，就是一筆糊塗賬。這也是我在前面只用質量而不用體積來計算的原因。總而言之，可燃冰不是高爆炸藥，更不是核燃料，它的能量密度並不很高，無論以質量計還是以體積計，都只是汽油的幾分之一。如果說可燃冰好比能量塊，那也是品位不太高的能量塊，不可能是變形金剛最愛吃的那種，只能算是“無魚蝦也好”。如果擎天柱、威震天直接喝汽油，他們會開心得多。
可燃冰的優點，在於巨大的儲量，達到石油加天然氣的兩倍，而不在於能量密度。