Molecular insights into methane hydrate dissociation: Role of methane nanobubble formation

离解(化学) 甲烷 水合物 纳米颗粒 分子动力学 笼状水合物 分子 化学物理 化学 溶解度 化学工程 材料科学 纳米技术 物理化学 计算化学 有机化学 工程类
作者
Bhavesh Moorjani,Jhumpa Adhikari,S. K. Hait
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:161 (10) 被引量:4
标识
DOI:10.1063/5.0220841
摘要

Understanding the underlying physics of natural gas hydrate dissociation is necessary for efficient CH4 extraction and in the exploration of potential additives in the chemical injection method. Silica being “sand” is already present inside the reservoir, making the silica nanoparticle a potential green additive. Here, molecular dynamics (MD) simulations have been performed to investigate the dissociation of the CH4 hydrate in the presence and absence of ∼1, ∼2, and ∼3 nm diameter hydrophilic silica nanoparticles at 100 bar and 310 K. We find that the formation of a CH4 nanobubble has a strong influence on the dissociation rate. After the initial hydrate dissociation, the rate of dissociation slows down till the formation of a CH4 nanobubble. We find the critical concentration and size limit to form the CH4 nanobubble to be ∼0.04 mole fraction of CH4 and ∼40 to 50 CH4 molecules, respectively. The solubility of CH4 and the chemical potential of H2O and CH4 are determined via Gibbs ensemble Monte Carlo simulations. The liquid phase chemical potential of both H2O and CH4 in the presence and absence of the nanoparticle is nearly the same, indicating that the effect of this additive will not be significant. While the formation of the hydration shell around the nanoparticle via hydrogen bonding confirms the strength of interactions between the water molecules and the nanoparticle in our MD simulations, the contact of the nanoparticle with the interface is infrequent, leading to no explicit effect of the nanoparticle on the dynamics of methane hydrate dissociation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
隐形曼青应助Zz采纳,获得10
刚刚
2秒前
贪玩仙人掌完成签到,获得积分10
2秒前
安戈完成签到,获得积分10
2秒前
星星关注了科研通微信公众号
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
乐乐应助小孙采纳,获得10
4秒前
5秒前
6秒前
6秒前
8秒前
8秒前
Kiwi完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
星辰大海应助聂亦采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
打打应助六六采纳,获得10
11秒前
陈迹发布了新的文献求助10
12秒前
北风完成签到 ,获得积分10
14秒前
Zz发布了新的文献求助10
16秒前
忧心的白开水完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
16秒前
20秒前
小孙发布了新的文献求助10
20秒前
22秒前
远山笑你完成签到 ,获得积分10
22秒前
517完成签到 ,获得积分10
22秒前
22秒前
TN完成签到,获得积分10
23秒前
WHsE发布了新的文献求助10
23秒前
雨衣完成签到,获得积分20
25秒前
25秒前
刘静静发布了新的文献求助30
27秒前
恋空完成签到 ,获得积分10
28秒前
六六发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
高分求助中
Electron microscopy study of magnesium hydride (MgH2) for Hydrogen Storage 1000
生物降解型栓塞微球市场(按产品类型、应用和最终用户)- 2030 年全球预测 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
Quantum Computing for Quantum Chemistry 500
Thermal Expansion of Solids (CINDAS Data Series on Material Properties, v. I-4) 470
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 360
Multi-omics analysis reveals the molecular mechanisms and therapeutic targets in high altitude polycythemia 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3899796
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3444386
关于积分的说明 10834939
捐赠科研通 3169429
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1751105
邀请新用户注册赠送积分活动 846489
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 789226