क्लैथ्रेट हाइड्रेट: Difference between revisions

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मीथेन क्लैथ्रेट ब्लॉक हाइड्रेट रिज के तलछट में एम्बेडेड, ओरेगन, यूएसए से दूर

क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स या गैस हाइड्रेट, क्लैथ्रेट्स, हाइड्रेट्स आदि, क्रिस्टलिय पानी पर आधारित ठोस पदार्थ हैं जो शारीरिक रूप से बर्फ के समान होते हैं, जिसमें छोटे रासायनिक ध्रुवीयता या गैर-ध्रुवीय अणु (सामान्यतः गैस) या भारी हाइड्रोफोबिक कीटों वाले ध्रुवीय अणु हाइड्रोजन बंधुआ, जमे हुए पानी के अणुओं के "पंजर" के अंदर फंस जाते हैं।[1][2] दूसरे शब्दों में, क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स ही क्लैथ्रेट यौगिक होते हैं जिसमें आतिथेय अणु पानी होते है और अम्यागत अणु सामान्यतया गैस या द्रव होते है। फंसे हुए अणुओं के समर्थन के बिना, हाइड्रेट क्लैथ्रेट्स की जालक संरचना पारंपरिक बर्फ क्रिस्टल संरचना या तरल पानी में गिर जाती है। O2, H2, N2,CO2, CH4, H2S, Ar, Kr, तथा Xe, सहित अधिकांश कम आणविक भार वाली गैसें, साथ ही साथ कुछ उच्च हाइड्रोकार्बन और फ़्रेयॉन, उपयुक्त तापमान और दबावों पर हाइड्रेट्स बनाते हैं। क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स आधिकारिक तौर पर रासायनिक यौगिक नहीं हैं, क्योंकि संलग्न अम्यागत अणु कभी भी जालक से बंधे नहीं होते हैं। क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स का गठन और अपघटन प्रथम क्रम चरण संक्रमण हैं, न की रासायनिक प्रतिक्रियाएं उपयोग की जाती है। आण्विक स्तर पर उनके विस्तृत गठन और अपघटन तंत्र अभी भी अच्छी प्ररूप से समझ में नहीं आये हैं।[3][4][5] क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स को पहली बार 1810 में सर हम्फ्री डेवी द्वारा प्रलेखित किया गया था, जिन्होंने पाया कि पानी एक प्राथमिक घटक था जिसे पहले ठोस क्लोरीन माना जाता था।[6][7]

क्लैथ्रेट्स प्राकृतिक रूप से बड़ी मात्रा में पाए गए हैं। लगभग 6.4 ट्रिलियन (6.4 × 10)12 टन मीथेन गहरे समुद्र तल पर मीथेन क्लैथ्रेट के निक्षेपों में फंसा हुआ है।[8] स्टोरगा स्लाइड के उत्तरी हेडवॉल फ्लैंक में नॉर्वेजियन महाद्वीपीय शेल्फ पर इस प्ररूप की जमा राशि पाई जा सकती है। क्लैथ्रेट्स पर्माफ्रॉस्ट के रूप में भी सम्मलित हो सकते हैं, जैसा कि उत्तर-पश्चिमी कनाडाई आर्कटिक के मैकेंज़ी डेल्टा में उत्कृष्ट गैस हाइड्रेट साइट पर है। इन प्राकृतिक गैस हाइड्रेट्स को संभावित रूप से विशाल ऊर्जा संसाधन के रूप में देखा जाता है और कई देशों ने इस ऊर्जा संसाधन को विकसित करने के लिए राष्ट्रीय कार्यक्रमों को समर्पित किया है।[9] समुद्री जल विलवणीकरण,[10] गैस भंडारण,[11] कार्बन डाइऑक्साइड क्लैथरेट कैप्चर और स्टोरेज,[12] डेटा सेंटर के लिए कूलिंग माध्यम[13] और डिस्ट्रिक्ट कूलिंग आदि जैसे कई अनुप्रयोगों के लिए क्लैथ्रेट हाइड्रेट भी प्रौद्योगिकी समर्थक के रूप में बहुत रुचि रखता है। हाइड्रोकार्बन क्लैथ्रेट्स पेट्रोलियम उद्योग के लिए समस्याएँ पैदा करते हैं, क्योंकि वे गैस पाइपलाइन परिवहन के अंदर बन सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अधिकांशतः रुकावटें आती हैं। इस ग्रीनहाउस गैस को वायुमंडल से हटाने और जलवायु परिवर्तन को नियंत्रित करने के लिए गहरे समुद्र में कार्बन डाइऑक्साइड क्लैथ्रेट को एक विधि के रूप में प्रस्तावित किया गया है। कुछ बाहरी ग्रहो, प्राकृतिक उपग्रह और ट्रांस-नेप्च्यूनियन वस्तुओं पर बड़ी मात्रा में क्लेथ्रेट्स होने का संदेह है, जो काफी उच्च तापमान पर बाध्यकारी गैस है।[14]

संरचना

विभिन्न गैस हाइड्रेट संरचनाओं का निर्माण पंजर।

गैस हाइड्रेट सामान्यतः दो क्रिस्टलोग्राफी क्यूबिक संरचनाएं बनाते हैं: संरचना (प्ररूप) I (नामक एसआई) और संरचना (प्ररूप) II (नामक एसआईआई)[15] समष्टि समूहों की और क्रमशः समष्टि समूह की एक तीसरी हेक्सागोनल संरचना भी देखी जा सकती है जैसे (प्ररूप एच)।[16]

प्ररूप I की एकक कोष्ठिका में 46 पानी के अणु होते हैं, जो दो प्ररूप के पंजर बनाते हैं - छोटे और बड़े। एकक कोष्ठिका में दो छोटे पंजर और छह बड़े होते हैं। छोटे पंजर में पंचकोणीय द्वादशफलक (512) (जो एक नियमित द्वादशफ़लक नहीं है) का आकार होता है और बड़ा पंजर टेट्राडेकाहेड्रॉन का होता है, विशेष रूप से एक षट्कोणीय छोटा समलम्बाकार (51262)। साथ में, वे वीयर-फेलन संरचना का एक संस्करण बनाते हैं। प्ररूप I हाइड्रेट बनाने वाले विशिष्ट अम्यागत कार्बन डाइऑक्साइड हैं। प्ररूप I हाइड्रेट बनाने वाले विशिष्ट अम्यागत कार्बन डाइऑक्साइड क्लैथ्रेट में CO2 और मीथेन क्लैथ्रेट में CH4 हैं।

प्ररूप II की एकक कोष्ठिका में 136 पानी के अणु होते हैं, जो फिर से दो प्ररूप के पंजर का निर्माण करते हैं - छोटे और बड़े। इस स्थितिे में एकक कोष्ठिका में सोलह छोटे पंजर और आठ बड़े हैं। छोटा पंजर फिर से पंचकोणीय द्वादशफलक (512) का आकार लेता है, लेकिन बड़ा एक षट्कोणीय पंजर (51264) है। प्ररूप II हाइड्रेट O2 और N2 जैसी गैसों द्वारा बनते हैं।

प्ररूप एच की एकक कोष्ठिका में 34 पानी के अणु होते हैं, जो तीन प्ररूप के पंजर का निर्माण करते हैं - विभिन्न प्ररूप के जैसे दो छोटे और एक "विशाल" होते हैं। इस स्थितिे में, एकक कोष्ठिका में 512 प्ररूप के तीन छोटे पंजर, 435663 प्ररूप के दो छोटे और 51268 प्ररूप के एक विशाल पंजर होते हैं। एच प्ररूप के गठन के लिए स्थिर होने के लिए दो अम्यागत गैसों (बड़े और छोटे) के सहयोग की आवश्यकता होती है। यह बड़ी गुहा है जो संरचना एच हाइड्रेट्स को बड़े अणुओं (जैसे ब्यूटेन, हाइड्रोकार्बन) में फिट करने की अनुमति देता है, शेष गुहाओं को भरने और समर्थन करने के लिए अन्य छोटे सहायता गैसों की उपस्थिति को देखते हुए संरचना एच हाइड्रेट्स को मेक्सिको की खाड़ी में सम्मलित होने का सुझाव दिया गया था। भारी हाइड्रोकार्बन की थर्मोजेनिक रूप से उत्पादित आपूर्ति वहाँ सामान्य है।

ब्रह्मांड में हाइड्रेट्स

इरो एट अल.,[17] धूमकेतुओं में नाइट्रोजन की कमी की व्याख्या करने की कोशिश करते हुए, पूर्व-मुख्य और मुख्य अनुक्रम सितारों के आसपास, प्रोटोप्लेनेटरी नेबुला में हाइड्रेट गठन के लिए अधिकांश शर्तों को पूरा किया गया था, मीटर पैमाने पर तेजी से अनाज की वृद्धि के अतिरिक्त कुंजी एक गैसीय वातावरण के संपर्क में आने वाले पर्याप्त सूक्ष्म बर्फ के कण प्रदान करना था। -टाउरी और हर बिग Ae/Be सितारों के आस-पास परिस्थितितालीय डिस्क के रेडियोमीट्रिक सातत्य के निरीक्षण से पता चलता है कि बड़े पैमाने पर धूल के डिस्क मिलिमीटर के आकार के अनाज से बने होते हैं, जो कई मिलियन वर्षों के बाद गायब हो जाते हैं (जैसे,[18][19])। अवरक्त अंतरिक्ष वेधशाला (आईएसओ) पर ब्रह्मांड में पानी के आयनों का पता लगाने पर बहुत काम किया गया था। उदाहरण के लिए, मुस्का में पृथक हर्बिग एई/बी स्टार एचडी 100546 की डिस्क में 43 और 60 माइक्रोन पर जल बर्फ के व्यापक उत्सर्जन बैंड पाए गए। 43 माइक्रोमीटर पर एक 60 माइक्रोमीटर पर एक की तुलना में बहुत कमजोर है, जिसका अर्थ है कि पानी की बर्फ, डिस्क के बाहरी भागों में 50 k नीचे के तापमान पर स्थित है।[20] 87 और 90 माइक्रोन के बीच एक अन्य व्यापक बर्फ विशेषता भी है, जो एनजीसी 6302[21] (स्कॉर्पियस में बग या बटरफ्लाई नेबुला) के समान है। ल्यूपस (नक्षत्र) में ε-एरिडानी के प्रोटो-ग्रहीय डिस्क और पृथक Fe स्टार एचडी 142527[22][23] में क्रिस्टलीय बर्फ का भी पता चला था। उत्तरार्द्ध में बर्फ का 90% लगभग 50 K के तापमान पर क्रिस्टलीय पाया गया। हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी ने प्रदर्शित किया कि अपेक्षाकृत प्राचीन परिस्थिति-तारकीय डिस्क, जैसा कि लगभग 5 मिलियन वर्ष प्राचीन B9.5Ve[24] हर्बिग Ae/Be स्टार एचडी 141569ए, धूल भरे हैं।[25] ली और लुनाइन[26] को वहां पानी की बर्फ मिली। प्रोटो-ग्रहीय नेबुला, हर्सेंट एट अल के बाहरी भागों में सामान्यतः आयनों को जानना।[27] सौर ऊर्जा की अधिकता के संबंध में सौर मंडल के चार विशालकाय ग्रहों में अस्थिरता (भौतिकी) के संवर्धन की व्याख्या का प्रस्ताव किया गया। उन्होंने माना कि वाष्पशील हाइड्रेट्स के रूप में फंस गए थे और प्रोटोप्लानेट्स के फीडिंग जोन में उड़ने वाले ग्रहों में सम्मलित हो गए थे।

किफ़र एट अल। (2006) में अनुमान लगाया कि शनि के चंद्रमा एन्सेलाडस के दक्षिण ध्रुवीय क्षेत्र में गीजर गतिविधि क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स से उत्पन्न होती है, जहां उस क्षेत्र में पाए जाने वाले "टाइगर स्ट्राइप" फ्रैक्चर के माध्यम से अंतरिक्ष में निर्वात के संपर्क में आने पर कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और नाइट्रोजन निकलते हैं।[28] चूंकि, प्लूम सामग्री के बाद के विश्लेषण से यह अधिक संभावना है कि एन्सेलाडस पर गीजर एक नमकीन उपसतह महासागर से निकलते हैं।[29]

माना जाता है कि मंगल पर विभिन्न प्रक्रियाओं में कार्बन डाइऑक्साइड क्लैथ्रेट एक प्रमुख भूमिका निभाता है। गैस दिग्गजों के लिए संघनन नेबुला में हाइड्रोजन क्लैथ्रेट बनने की संभावना है।

कमता एट अल।[30] होक्काइडो के विश्वविद्यालय ने (2019) में प्रस्तावित किया है कि क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स की पतली परत प्लूटो के तरल पानी के उपसतह महासागर को तापीय रूप से कुचालित करती है, जिसका अस्तित्व न्यू होराइजंस जांच के डेटा द्वारा सुझाया गया है।

पृथ्वी पर हाइड्रेट्स

प्राकृतिक गैस हाइड्रेट्स

Main article: मीथेन क्लैथ्रेट

स्वाभाविक रूप से पृथ्वी पर गैस हाइड्रेट के समुद्र तल पर, समुद्र के तलछट में,[31] गहरी झील के तलछट (जैसे लेक बैकाल) में और साथ ही पर्माफ्रॉस्ट क्षेत्रों में पाए जा सकते हैं। प्राकृतिक मीथेन क्लैथ्रेट में जमे या संभावित रूप से फंसे मीथेन की मात्रा महत्वपूर्ण हो सकती है, (1015 से 1017 क्यूबिक मीटर),[32] जो उन्हें संभावित ऊर्जा संसाधन के रूप में प्रमुख रुचि बनाता है। इस प्ररूप के जमे हुए अपघटन से मीथेन की भयावह रिहाई से वैश्विक जलवायु परिवर्तन हो सकता है, जिसे क्लैथरेट गन परिकल्पना कहा जाता है, क्योंकि CH4 कार्बन डाइआक्साइड(CO2) की तुलना में अधिक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है (वायुमंडलीय मीथेन देखें)। इस प्ररूप के एकत्र की तेजी से अपघटन को एक जियोहाज़ार्ड माना जाता है, जो भूस्खलन, भूकंप और सुनामी को ट्रिगर करने की क्षमता के कारण होता है। चूंकि, प्राकृतिक गैस हाइड्रेट में केवल मीथेन ही नहीं बल्कि अन्य हाइड्रोकार्बन गैसों के साथ-साथ H2S और CO2 भी होते हैं। ध्रुवीय बर्फ के नमूनों में वायु हाइड्रेट्स अधिकांशतः देखे जाते हैं।

बूंद स पर्माफ्रॉस्ट क्षेत्रों में सामान्य संरचनाएं हैं।[33] इसी प्ररूप की संरचनाएं मीथेन रिसाव से संबंधित गहरे पानी में पाई जाती हैं। विचारणीय है कि एक तरल चरण की अनुपस्थिति में भी गैस हाइड्रेट्स का गठन किया जा सकता है। उस स्थिति के अनुसार, पानी गैस या तरल हाइड्रोकार्बन चरण में भंग हो जाता है।[34]

2017 में, जापान और चीन दोनों ने घोषणा की कि समुद्र तल के नीचे से मीथेन हाइड्रेट के बड़े पैमाने पर संसाधन निष्कर्षण के प्रयास सफल रहे हैं। चूंकि, वाणिज्यिक पैमाने पर उत्पादन वर्षों दूर है।[35][36]

2020 के अनुसंधान मोर्चों की रिपोर्ट ने गैस हाइड्रेट संचय और खनन प्रौद्योगिकी की पहचान की, जो भू -विज्ञान में शीर्ष 10 अनुसंधान मोर्चों में से एक के रूप में है।[37]

गैस पाइपलाइनों में हाइड्रेट्स

हाइड्रेट गठन के पक्ष में ऊष्मागतिक स्थितियां अधिकांशतः पाइपलाइन परिवहन में पाई जाती हैं। यह अत्यधिक अवांछनीय है, क्योंकि क्लैथ्रेट क्रिस्टल एग्लोमरेट हो सकते हैं और लाइन को प्लग कर सकते हैं[38] और प्रवाह आश्वासन विफलता और क्षति वाल्व और इंस्ट्रूमेंटेशन का कारण परिणाम प्रवाह में कमी से लेकर उपकरण क्षति तक हो सकते हैं।

हाइड्रेट गठन, रोकथाम और शमन दर्शन

हाइड्रेट्स में ढेरी और पाइप की दीवार का पालन करने और इस प्ररूप पाइपलाइन को प्लग करने की मजबूत प्रवृत्ति होती है। एक बार बनने के बाद, उन्हें तापमान बढ़ाकर और/या दबाव कम करके विघटित किया जा सकता है। यहां तक कि इन शर्तों के अनुसार, क्लैथरेट पृथक्करण की धीमी प्रक्रिया है।

इसलिए, हाइड्रेट गठन को रोकना समस्या की कुंजी प्रतीत होता है। हाइड्रेट रोकथाम दर्शन सामान्यतः सुरक्षा के तीन स्तरों पर आधारित हो सकता है, प्राथमिकता के क्रम में सूचीबद्ध:

  1. परिचालन स्थितियों से बचें जो ग्लाइकोल निर्जलीकरण का उपयोग करके हाइड्रेट गठन तापमान को निराश करके हाइड्रेट्स के गठन का कारण बन सकती हैं;
  2. हाइड्रेट गठन से बचने के लिए अस्थायी रूप से ऑपरेटिंग स्थितियों को बदलें;
  3. रसायनों के अतिरिक्त हाइड्रेट्स के गठन को रोकें जो (ए) हाइड्रेट संतुलन की स्थिति को कम तापमान और उच्च दबावों की ओर स्थानांतरित करते हैं या (बी) हाइड्रेट गठन समय (प्रतिक्रिया अवरोधक ) बढ़ाते हैं

वास्तविक दर्शन परिचालन परिस्थितियों पर निर्भर करेगा जैसे कि दबाव, तापमान, प्रवाह का प्ररूप (गैस, तरल, पानी की उपस्थिति आदि)

हाइड्रेट इनहिबिटर

जब उन मापदंडों के एक सेट के भीतर काम किया जाता है जहां हाइड्रेट्स का गठन किया जा सकता है, तो उनके गठन से बचने के अभी भी तरीके हैं। रसायनों को जोड़कर गैस संरचना को बदलने से हाइड्रेट गठन तापमान कम हो सकता है और/या उनके गठन में देरी हो सकती है। सामान्यतः दो विकल्प सम्मलित हैं:

  • ऊष्मागतिक अवरोधक
  • काइनेटिक इनहिबिटर, काइनेटिक इनहिबिटर/एंटी-एंजग्लोमेरेंट्स

सबसे आम ऊष्मागतिक इनहिबिटर मेथनॉल, एथिलीन ग्लाइकोल (मेग), और डाएइथाईलीन ग्लाइकोल (डीईजी) हैं, जिन्हें सामान्यतः ग्लाइकोल कहा जाता है। सभी को पुनर्प्राप्त और पुन: प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन मेथनॉल पुनः प्राप्ति का अर्थशास्त्र ज्यादातर स्थितिों में अनुकूल नहीं है। एमईजी उन अनुप्रयोगों के लिए डीईजी से अधिक पसंद किया जाता है जहां तापमान -10 डिग्री सेल्सियस या कम तापमान पर उच्च चिपचिपापन के कारण कम होने की उम्मीद है। त्रि-ग्लाइकोल (टीइजी) में गैस f में इंजेक्ट किए गए अवरोधक के रूप में अनुकूल होने के लिए बहुत कम वाष्प दबाव होता है। एमइजी या डीइजी की तुलना में अधिक मेथनॉल गैस चरण में खो जाता है।

वास्तविक क्षेत्र के संचालन में गतिज अवरोधक और एंटी-एग्लोमोरेंट्स का उपयोग एक नई और विकसित तकनीक है। इसके लिए वास्तविक प्रणाली के लिए व्यापक परीक्षण और अनुकूलन की आवश्यकता होती है। जबकि काइनेटिक इनहिबिटर न्यूक्लिएशन के कैनेटीक्स को धीमा करके काम करते हैं, एंटी-एंजग्लोमेरेंट्स न्यूक्लिएशन को रोकते नहीं हैं, लेकिन गैस हाइड्रेट क्रिस्टल के एग्लोमेशन (एक साथ चिपके हुए) को रोकते हैं। इन दो प्ररूप के अवरोधकों को एलडीएचआई के रूप में भी जाना जाता है, क्योंकि उन्हें पारंपरिक ऊष्मागतिक अवरोधकों की तुलना में बहुत कम सांद्रता की आवश्यकता होती है। काइनेटिक अवरोधक, जिन्हें प्रभावी होने के लिए पानी और हाइड्रोकार्बन मिश्रण की आवश्यकता नहीं होती है, सामान्यतः पॉलिमर या कॉपोलिमर होते हैं और एंटी-एग्लोमेरेंट्स (पानी और हाइड्रोकार्बन मिश्रण की आवश्यकता होती है) पॉलिमर या ज़्विटरियोनिक होते हैं - सामान्यतः अमोनियम और COOH - सर्फेक्टेंट दोनों हाइड्रेट्स और हाइड्रोकार्बन से आकर्षित होते हैं।

रिक्त क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स

बर्फ के संबंध में रिक्त क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स[39] ऊष्मागतिक रूप से अस्थिर हैं (इन संरचनाओं को स्थिर करने के लिए अम्यागत अणु सर्वोपरि हैं), और इस प्ररूप प्रायोगिक तकनीकों का उपयोग करके उनका अध्ययन बहुत विशिष्ट गठन स्थितियों तक सीमित है; चूंकि, उनकी यांत्रिक स्थिरता सैद्धांतिक और कंप्यूटर अनुकरण विधियों को उनके ऊष्मागतिक गुणों को संबोधित करने के लिए आदर्श विकल्प प्रदान करती है। फालेन्टी एट अल ने बहुत ठंडे नमूनों (110–145 K) से इसे शुरू किया था।[40] इस प्ररूप तथाकथित बर्फ एक्सवीआई प्राप्त करने के लिए वैक्यूम पंपिंग का उपयोग करके कई घंटों के लिए Ne-एसआईआई क्लैथ्रेट्स को नष्ट कर दिया, न्यूट्रॉन विवर्तन को नियोजित किया। जिसे देखने के लिए कि (i) रिक्त एसआईआई हाइड्रेट संरचना T ≥ 145 K पर विघटित होती है और, इसके अतिरिक्त, (ii) रिक्त हाइड्रेट T < 55 K पर एक ऋणात्मक थर्मल विस्तार दिखाता है, और यह यांत्रिक रूप से अधिक स्थिर है और Ne-भरे एनालॉग की तुलना में कम तापमान पर एक बड़ा जालक स्थिर है। ऐसी झरझरा बर्फ के अस्तित्व का सैद्धांतिक रूप से पहले ही अनुमान लगाया जा चुका था।[41] सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, आणविक गतिशीलता या मोंटे कार्लो तकनीकों का उपयोग करके रिक्त हाइड्रेट्स की जांच की जा सकती है। कोंडे एट अल के ऋणात्मक दबावों और T ≤ 300 K,[42] पर H2O के चरण आरेख का अनुमान लगाने के लिए रिक्त हाइड्रेट्स और ठोस जालक का पूरी प्ररूप से परमाणु विवरण का उपयोग किया और वैन के मध्य में डेर वाल्स - प्लैटीव सिद्धांत के अनुसार बर्फ आईएच और रिक्त हाइड्रेट्स के बीच रासायनिक क्षमता में अंतर प्राप्त किया। जैकबसन एट अल। H2O के लिए विकसित मोनोएटोमिक (मोटे-दानेदार) मॉडल का उपयोग करते हुए[43] अनुकरण प्रदर्शन किया जो हाइड्रेट्स के टेट्राहेड्रल समरूपता को पकड़ने में सक्षम है। उनकी गणना से पता चला कि, 1 एटीएम दबाव के अनुसार, एसआई और एसआईआई रिक्त हाइड्रेट उनके पिघलने के तापमान, T=245 ± 2 K और T=252 ± 2 K, क्रमशः बर्फ चरणों के संबंध में मेटास्टेबल हैं। मात्सुई एट अल। नियोजित[44] आणविक गतिकी कई बर्फ बहुरूपताओं का एक संपूर्ण और व्यवस्थित अध्ययन करने के लिए, अर्थात् अंतरिक्ष फुलरीन बर्फ, जिओलिटिक बर्फ, और एयरोसेस और ज्यामितीय विचारों के संदर्भ में उनकी सापेक्ष स्थिरता की व्याख्या की।

क्रूज़ एट अल द्वारा मेटास्टेबल रिक्त एसआई क्लैथ्रेट हाइड्रेट्स के ऊष्मप्रवैगिकी की व्यापक तापमान और दबाव रेंज, 100 ≤ T (K) ≤ 220 और 1 ≤ P (बार) ≤ 5000 पर जांच की गई है।[45] बड़े पैमाने पर अनुकरण का उपयोग करना और 1 बार में प्रायोगिक डेटा के साथ तुलना करना। प्राप्त की गई पूरी पी-वी-टी सतह 99.7-99.9% की सटीकता के साथ राज्य के पारसाफर और मेसन समीकरण के सार्वभौमिक रूप से फिट की गई थी। लागू तापमान के कारण फ्रेमवर्क विरूपण एक परवलयिक नियम का पालन करता है, और एक महत्वपूर्ण तापमान होता है जिसके ऊपर आइसोबैरिक थर्मल विस्तार ऋणात्मक हो जाता है, 194.7 K से 1 बार से लेकर 166.2 K तक 5000 बार। अनुप्रयुक्त (P, T) क्षेत्र की प्रतिक्रिया का शास्त्रीय टेट्राहेड्रल संरचना के कोण और दूरी विवरणकों के संदर्भ में विश्लेषण किया गया था और अनिवार्य रूप से (P, T) > (2000 बार, 200 K) के लिए कोणीय परिवर्तन के माध्यम से होने के लिए मनाया गया। ढांचे की अखंडता के लिए जिम्मेदार हाइड्रोजन बांड की लंबाई ऊष्मागतिक स्थितियों के प्रति असंवेदनशील थी और इसका औसत मूल्य r(̅O H) = 0.25 एनएम है।

CO2 हाइड्रेट

क्लैथ्रेट हाइड्रेट, जो CO2 को अम्यागत अणु के रूप में संलग्न करता है, CO2 हाइड्रेट कहलाता है। CO2 हाइड्रेट्स शब्द इन दिनों मानवजनित CO2 कैप्चर और सीक्वेस्टीकरण में इसकी प्रासंगिकता के साथ अधिक सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है। गैर-स्टोइकियोमेट्रिक यौगिक, कार्बन डाइऑक्साइड हाइड्रेट, हाइड्रोजन-बंधित पानी के अणुओं से बना होता है जो बर्फ के प्ररूप के ढांचे में व्यवस्थित होते हैं जो अणुओं द्वारा उचित आकार और क्षेत्रों पर कब्जा कर लिया जाता है। इसकी संरचना में, CO2 हाइड्रेट 46 H2O अणुओं (या D2O) और आठ CO2 अणुओं से बने दो क्यूबिक हाइड्रेट्स में से एक के रूप में क्रिस्टलीकृत होता है, जो दोनों बड़े गुहाओं (टेट्राकाइडेकेड्रल) और छोटे गुहाओं (पेंटागोनल डोडेकेहेड्रल) पर कब्जा कर लेता है।[46] शोधकर्ताओं का मानना था कि महासागरों और परमाफ्रॉस्ट में CO2 हाइड्रेट्स के रूप में मानवजनित CO2 को पकड़ने की अपार क्षमता है। CO2 हाइड्रेट संतुलन वक्र को उच्च तापमान और निचले दबावों की ओर चरण आरेख में स्थानांतरित करने के लिए एडिटिव्स का उपयोग अभी भी छानबीन कर रहा है जिससे की उथले उप-गहराई में CO2 के व्यापक बड़े पैमाने पर भंडारण को व्यवहार्य बनाया जा सके।[47]

यह भी देखें

  • क्लैथ्रेट
  • स्टार गठन और विकास
  • क्लैथ्रेट गन परिकल्पना

संदर्भ

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