未来能源之星——可燃冰

可燃冰，科学上称为天然气水合物（Natural Gas Hydrate/Gas Hydrate），是分布于浅海或岛屿的斜坡地带沉积物或陆域永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。像冰可燃烧，故称“可燃冰”（Combustible ice），别名还有“固体瓦斯”和“气冰”。 2017年11月3日，国务院正式批准将天然气水合物列为新矿种，成为中国第173个矿种。

可燃冰资源密度高，分布广泛，具有极高的资源价值。1810年，首次在实验室发现天然气水合物；1934年，前苏联在被堵塞的天然气输气管道里发现了天然气水合物，由于水合物的形成，输气管道被堵塞，这一发现引起前苏联人对天然气水合物的重视。自上世纪60年代起，前苏联、美国、日本、德国、我国、韩国、印度为代表的一些国家相继制订了天然气水合物勘探开发研究计划。迄今，人们已在近海海域与冻土区发现水合物矿点超过230处，涌现出一大批天然气水合物热点研究区。2017年5月，中国首次海域天然气水合物（可燃冰）试采成功，成为可燃冰勘探研发和试采领先的国家，5月18日，中共中央、国务院向参加这次任务的全体参研参试单位和人员发贺信表示热烈的祝贺。

可燃冰高效清洁，是未来的能源之星。之所以高效，是因为它燃烧能释放出更高的热量。燃烧单位体积的燃料所能释放的热量，称为燃烧热（KJ/mol）。与常用的固体燃料（如便携的“燃烧弹”（乌洛托品）、火锅燃料用的固体酒精等）相比，可燃冰的燃烧热要高得多。1摩尔可燃冰地燃烧热量是146010.84千焦耳。相同体积的可燃冰，燃烧释放的热量是“燃烧弹”乌洛托品的608倍；是固体酒精的106倍。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。且可燃冰燃烧后只产生二氧化碳（CO₂）和水（H₂O），比煤、石油、天然气等污染小，甚至比乌洛托品和固体酒精等传统固体燃料清洁。可燃冰燃烧方程式为：CH₄·8 H₂O+ 2 O₂ = CO₂+ 10 H₂O。

自然环境中，在高压下，可燃冰在 18 °C 的温度下仍能维持稳定。据观测，一般的可燃冰(甲烷气水化合物)的密度大约在 0.9 g/cm³。一升的甲烷气水合物固体，在标准状况下，平均包含 168 升的甲烷气体。

固态的可燃冰往往分布于水深大于 300 米 以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中，海底可燃冰在巨厚水层的压力下，可稳定维持其固体状态。而在常温常压下，1立方米的固体可燃冰可自发分解，释放164立方米的天然气及0.8立方米的淡水。可燃冰具有笼形结构，最常见的甲烷水合物最普遍的分子式为CH₄·8H₂O。

经测试分析，组成可燃冰的成分，除了甲烷（CH₄）外，还有少量的其他气体组分，如乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₈）、丁烷（C₄H₁₀）等同系物以及二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、硫化氢（H₂S）等，可形成单种或多种可燃冰。

天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。世界上海底天然气水合物已发现的主要分布区是大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东海岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、中国南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亚滨外和秘鲁海槽等，印度洋的阿曼海湾，南极的罗斯海和威德尔海，北极的巴伦支海和波弗特海，以及大陆内的黑海与里海等。

早期据潜在气体联合会（PGC，1981）估计，永久冻土区天然气水合物资源量为1.4×10¹³～3.4×10¹⁶ m³，包括海洋天然气水合物在内的资源总量为7.6×10¹⁸m³。是现有探明的煤炭、石油、天然气总和的1000万倍以上。但是，近年来地球科学家的进一步研究，大多数人认为储存在可燃冰中的碳至少有1×10¹³ t，约是当前已探明的所有“化石燃料”（包括煤、石油和天然气）中碳含量总和的2倍。即便以最保守的数值估算，可燃冰仍然是未来能源中的庞然大物，具有重要的战略价值。中国的南海、东海海域蕴藏着大量的可燃冰。南海海域的可燃冰已经过试采成功，使我国在天然气水合物（可燃冰）的勘探、开发领域具有重要的话语权，预示着我国的可燃冰开发利用具有广阔前景。

高效清洁的可燃冰的开发利用，将给我们带来一个清洁而丰富的能源世界，开启人类利用新能源的格局。未来能源之星——可燃冰，将照亮世界，并为我们这颗星球清洁运行做出她应有的贡献！