可燃冰 夢幻新能源

聯合報 2007/06/20


  今年六月初,中國大陸的科學家宣布,經過9年的探勘,終於在南海北部鑽獲到富含甲烷天然氣水合物樣本「可燃冰」,成為繼美國、日本、印度之後,第四個採到可燃冰的國家。

  根據估計,全球石油、天然氣、煤的存量可能僅剩20年至200年的存量,所以油價高居不下,各國也在積極尋求其他替代能源。因此對於天然氣水合物,科學界莫不對它寄予厚望。我國在這場科學競賽中也沒有缺席。


恆春複雜地形 適生成

  台大海洋研究所教授劉家瑄指出,台大和經濟部中央地質調查所合作已進行四年「臺灣西南域天然氣水合物賦存區調查研究」,初步在高雄恆春外海,面積約一萬平方公里、深度在600至3500公尺海域,發現可能富含天然氣水合物。

  地調所分析,高雄恆春外海海域,地形上以北向的海溝、海脊與海槽為主,其中更有幾個海底峽谷以東北-西南走向切過高屏陸棚,這種複雜的地形和地質條件,提供了適合天然氣水合物生成的各種條件。

  而且臺灣發現的地點,也引起國際間注目,包括中國大陸都曾表示有意和臺灣合作探勘、研究。因為從研究數據顯示,這塊海域的天然氣水合物含量,遠超過其他陸地探點的含量。

  國外鑽探到天然氣水合物的地點,幾乎都是在永凍層,為什麼在臺灣南部那麼熱的地方,也會有相同的東西存在。


壓力大溫度低 能量多

  劉家瑄解釋,天然氣水合物是一種在低溫高壓(7℃以下、50大氣壓以下)下的準穩定態結晶。像日本、大陸所發現的天然氣水合物,都是在陸地上,因大氣壓力不可能太高,所以都是要到永凍層才可能找到。但他們在臺灣西南海域找到的地點,都是在海底下數百公尺下,那裡的壓力很大,溫度也低,相對可貯存甲烷的能量也會高出許多。

  天然氣水合物也稱為氣水合物,它是由類似冰晶籠架構的水分子,將氣體分子包裹在結構空隙中一種結晶。內合的氣體分子可能有甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、異丁烷(C4H10)、正丁烷(C4H10)、氮(N2)、二氧化碳(CO2)或硫化氫(H2S)等。自然界產出的天然氣水合物內含的氣體以甲烷為主。


看來像冰塊 被叫可燃冰

  天然氣水合物外觀看起來像是半透明至不透明狀的冰塊,常溫常壓的環境下,很容易解離成甲烷氣與水,只要有火源就能點燃且完全燒光,也因此被稱為可燃冰。

  甲烷水合物的基本構造單元,是由水分子組成的五角十二面體籠狀構造物,其頂點即為氧原子的位置,各點的連結線代表氫鍵。

  每一單位天然氣水合物,在標準溫壓下,可解離釋出約150單位體積的甲烷;此外,標準溫壓條件下,1公升的水分子只能溶解0.045毫升的甲烷分子。因此,天然氣水合物的形成,除了需要低溫、高壓,還需要有大量的甲烷來源,才可能讓甲烷溶於水中的量遠超過正常溶解度。


極區或深海 分布最多

  也因為這些條件要求,天然氣水合物的分布多限於極區或深海。在極區,甲烷水合物多賦存於陸域與陸棚淺海區的永凍層中;在深海區,甲烷水合物多產於陸緣外側且海底水溫溫度低的大陸棚斜坡。

  目前全球已探知賦存有甲烷水合物的地區已增加到77處,其中35處在太平洋,3處在印度洋,19處在大西洋,3處在北極海,4處在南極洲,5處在大陸內海或湖泊區域,8處在陸域;目前已有19處已確實採到甲烷水合物標本。



延伸閱讀

1.可燃燒的冰塊 / 科學月刊第33卷第2期 / 劉家瑄
2.甲烷氣水包合物的研究調查回顧與展望 / 經濟部中央地質調查所彙刊第14號
 / 鐘三雄、張碩芳
3.沈睡的新能源 / 能源報導 / 謝惠子整輯



新聞連結:http://mag.udn.com/mag/campus/storypage.jsp?f_ART_ID=74503 聯合新聞網