Перспективы выявления и освоения месторождений газа, конденсата и нефти на шельфе морей России (Сборник научных трудов), страница 56

В качестве весьма подходящего класса нестехиометрических со­единений могут оказаться клатратные гидраты. Особо перспективны­ми в этом отношении представляются газовые гидраты кубической структуры I, т.е. в качестве газовой фазы Б можно использовать чис­тые газы, образующие газовые гидраты структуры I (метан и др.) Это связано с большей нестехиометричностью этих соединений из-за воз­можности варьирования степеней заполнения малых полостей клат-ратной структуры. Что касается газовых гидратов кубической струк­туры II, образованных чистыми газами, то с этой точки зрения их ис­пользование несколько менее благоприятно. Но здесь имеется воз-можность использовать смеси газов (например, метана с некоторым количеством пропана), что позволяет варьировать степень заполнения малых полостей гидра гной структуры II. Таким образом, в качестве нестехиометрического соединения можно использовать клатратные гидраты (в том числе и газовые гидраты).

От общего изложения способа подавления механизма поверхно­стного плавления посредством организации химической реакции на поверхности кристалла, перейдем сейчас к конкретному обсуждению возможности перегрева на простейшем примере гексагонального

135


льда.

Прежде всего рассмотрим в качестве гидратообразователя газы, образующие гидраты структуры I, находящиеся под умеренным дав­лением. Можно использовать как чистые газы - метан, этан, диоксид углерода и др., гак и их смеси.

Подготовка воды для эксперимента и подготовка образца льда

Цель водоподготовки - уменьшить проявления механизма внут­реннего плавления льда (плавления в объеме). Для этого ис­пользуется бидистиллированная, тщательно дегазированная вода и, возможно, очищенная от механических примесей (частичек, раз­мером 10-100 мк). Далее эта вода может (но первому варианту) на­сыщаться газом-гидратообразователем пропусканием газа через воду при атмосферном давлении, а может (по второму варианту) и не на­сыщаться - предполагается только тщательная дегазация и очистка от мехпримесей. Далее приготавливается образец льда. Здесь можно предложить одностороннюю кристаллизацию (с тем, чтобы отжи­мался газ, выделяющийся при кристаллизации из воды). Образец льда должен быть прозрачный, без видимых пузырьков газа. Подго­товленные образцы льда выдерживают и хранят при отрицательной температуре (при температуре минус 5-10 *'С).

Выбор газа гидратообразователи

Желательно в качестве газа-гидратообразователя взять газ, обра­зующий гидраты структуры I и либо не имеющий верхнюю квадру-польную точку (VLiL2H), либо имеющий ее заметно выше темпера­туры плавления льда. Кроме того, желательно работать при умеренно низких давлениях. Рекомендуемые (в предварительном плане) газы: метан, диоксид углерода, этан (лучше этан с примесью метана ~ 20 % - этот состав газовой фазы особенно рекомендуем), закись азота (N2O). Далее условно будем говорить только о метане как о газе-гид-ратообразователе.

Схема проведения эксперимента (условно применительно к метану)

Помещают лед в гидратную термостатируемую камеру высокого давления. Запускают в нее метан (скажем при небольшой отри136