多孔介质中甲烷水合物形成与分解的实验研究的任务书.docx

多孔介质中甲烷水合物形成与分解的实验研究的任务书
任务书
题目：多孔介质中甲烷水合物形成与分解的实验研究
研究背景及意义：
甲烷水合物是一种大量集聚甲烷分子与水分子相结合形成的晶体，并且在低于0℃和超过10MPa的压强下稳定存在。水合物的产生有广泛的地质、工程和生物学应用，它是一种重要而有前景的能源资源，可用于替代化石能源。多孔介质是制备和储存水合物的理想载体，因为它们具有高比表面积和孔隙度，大大提高了水合物的产生和存储效率。然而，在多孔介质中水合物的形成和分解机制还不完全清楚，需要进一步研究。
研究任务：
本研究的主要目的是通过实验探究多孔介质中甲烷水合物的形成和分解机制。具体任务如下：
1.确定多孔介质的制备方法和物理化学特性，包括孔径大小和分布、比表面积以及孔隙度等。
2.设计不同多孔介质的实验条件，包括变温、变压、流量和反应时间等变量参数。
3.采用X射线衍射仪、络合滴定法、热解吸附法等物理化学分析技术测定多孔介质中甲烷水合物的形成率、热力学参数（如反应热、反应速率等）。
4.研究多孔介质中水合物的分解机理，确定不同条件下水合物分解的动力学参数、热力学过程，比较观察不同多孔介质对水合物稳定性的影响。
5.最后，将水合物分解后释放出的甲烷采用质谱仪等分析技术进行分析。
预期成果：
1.确立多孔介质中甲烷水合物形成的主要机制和影响因素。
2.探究不同多孔介质对水合物形成和分解的影响机理，建立数学模型和计算方法。
3.提出水合物形成和分解的优化条件。
4.在提高水合物产生和利用效率的同时，为压力容器防爆等领域提供实验基础。
研究计划：
本研究时间为一年。其中，前期将花费3个月时间，完成多孔介质的制备和性质表征，确定实验条件和目标含量等。中期将重点进行水合物形成和分解的实验，包括各种条件下的采样、测量等操作。后期将主要分析和比较结果，并撰写研究报告和论文。
预算：
本研究的预算包括实验器材、材料、实验用品及各种测试仪器的购买和使用费用、实验室场地租赁费用、科研人员工资及差旅费等，约为200万。其中，设备购买费用约100万，实验室场地租赁费用约10万，科研人员工资及差旅费约80万，其余材料及耗材费等约为10万。
参考文献：
1.Ghazanfari,A.;etal,Simulationofthekineticbehaviorformethanehydratedissociationinporousmedia,JournalofNaturalGasScienceandEngineering2019,71,103914.
2.Kim,J.J.;etal,MethaneHydrateFormationinPorousMedia:EffectofGraffitiandRockCharacteristicsontheKineticsofCrystalGrowth,JournalofNanoparticleResearch2019,21(7),150.
3.Sun,Y.;etal,Formationofmethanehydrateinporousmediabyreducingtheparticlesizeofgoethite:Apreliminaryexperimentalinvestigation,ChemicalEngineeringScience2019,196,468-482.