一、技术领域

水合物法气体储运和封存技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院、广州海洋地质调查局

申请号：2023114631893

发明人：殷振元、李艳、陆红锋、许辰璐、刘学健、黄海林、顾宇航

2.专利说明书摘要

       一种基于金属介质促进水合物快速成核生长的系统及方法，属于水合物法气体储运和封存技术领域。本发明系统包含全可视高压反应釜、连接水箱、金属介质触发装置、温度传感器、压力传感器、数据采集器、计算机、第一减压阀、高压气瓶、第二减压阀、程序控温水浴、高清CCD摄像机。本发明方法中采用金属介质与新型环保型氨基酸类促进剂联用，触发CO2等气体水合物非均相快速成核。本发明在静止体系中，有效缩短了水合物生成所需的诱导时间，降低反应所需能耗，协同促进水合物成核及生长，实现可控的水合物快速生成并提高CO2等气体向水合物相的转化率。

3.创新点

（1）本发明提供的气体水合物生成装置同时具备镁基金属触发功能，金属固定在顶部夹持装置，通过螺杆延伸到气液界面处，可以实现气体水合物的快速触发成核；

（2）本发明中的金属可选择纯金属、金属氧化物、合金等，可以有效诱导气体水合物（包括CH4、CO2、H2及混合气）成核，是目前已知的最快速气体水合物成核的促进方法；

（3）本发明的方法耦合了金属介质和动力学促进剂氨基酸（亮氨酸、蛋氨酸、色氨酸等），可进一步提高气体水合物生成速率和储气量；

（4）本发明提供的气体水合物生成方法在静止体系中实现，降低了能耗，利于水合物基的技术应用推广，如水合物法CO2封存、水合物法储氢。

4.痛点问题

（1）气体水合物生成所需的诱导时间长，金属介质能够有效降低诱导时间；

（2）气体水合物成核具有随机性，本方法能够实现可控的气体水合物成核；

（3）传统表面活性剂类促进剂易造成环境污染，本方法耦合环保型促进剂降低环境影响。

5.技术优势

（1）能够提高静止体系的气体水合物生成动力学，降低能耗；

（2）减少了有毒化学试剂的使用，降低成本同时减少环境污染；

（3）本发明促进水合物成核和生长设备简单，诱导时间短，有效节约成本；

（4）本发明还可以用在水合物法CO2捕集和封存、固体水合物法气体储运、水合物法海水淡化、水合物法蓄冷、水合物法气体分离技术。

三、产业化信息

1.应用场景

（1）可以用于二氧化碳水合物捕集和封存，提高二氧化碳气体消耗量；

（2）可以用于水合物海水淡化技术，提高淡水产量；

（3）可以用于水合物法储氢技术，提高储氢量；

（4）可以用于水合物法固态气体储运，提高反应速率和储气量。

2.商业价值

（1）在水合物法CO2封存应用上的市场规模：目前将CO2水合物封存在海底是一种新兴起的CO2地质封存方法。考虑到近期及未来水合物法CO2封存的巨大前景，利用此发明中不同类型热力学促进剂和氨基酸的复配以及缓慢降温生成水合物法可以实现较高的CO2封存量，该发明具备广阔的应用前景；

（2）在水合物法储氢领域应用上的市场规模：传统储氢技术依旧存在能耗高，爆炸的风险，水合物法储氢能够实现较高的储氢量以及更加安全和稳定。耦合金属介质和动力学促进剂，可以实现可控的氢气水合物生成动力学过程，对于高效率储氢技术具备广阔前景。

3.发展规划

（1）该技术通过引入金属介质促进水合物成核，耦合氨基酸类促进剂，加快气体水合物生成，使大规模、可控的水合物基技术应用成为可能，创造巨大市场空间；

（2）该技术可应用到水合物法CO2封存技术中，实现CO2水合物可控生成和快速生长，进一步提高CO2封存量，实现碳中和；

（3）该技术可应用到水合物法海水淡化技术中，可以提高水合物转化率，为该技术实现商业化奠定基础。

4.合作方式

面议

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 联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn