Ученые из Института неорганической химии СО РАН и Томского политехнического университета провели высокоскоростную видеосъемку, выявив три разных режима движения фронта пленки гидрата метана при давлениях 85 ± 5 бар и температурах от –9°C до +8°C. Результаты исследования опубликованы в журнале Energy & Fuels (IF = 6.0).
"High-Speed Visualization of Methane Hydrate Film Growth and Morphology at the Water–Gas Interface", Aleksei Sagidullin, Tatyana Adamova, Nikita Shlegel, Anastasia Islamova, Andrey Manakov; Energy Fuels 23 July 2026; 40 (29): 15716–15722. Посмотреть статью. СМИ: «Зоопарк из слоновой кости», Журнал ЛабПро
Метан способен образовывать с водой твердые клатратные соединения – газовые гидраты. Они широко распространены в природе (например, в донных осадках морей и оз. Байкал). Запасы горючего газа в природных гидратах огромны, они представляют большой интерес как ценный альтернативный источник топлива. Кроме того, значительный интерес представляет разрабатываемые в настоящее время газогидратные технологии хранения и транспортировки газов, а также разделения газовых смесей. В целом, гидратные исследования представляют широкий простор для научного сообщества. В каких условиях гидраты стабильны, как они образуются и разлагаются, как повысить или понизить устойчивость – вопросов множество.
В данной работе найдены три зависящих от переохлаждения режима роста гидратной пленки на поверхности жидкой воды. При малом переохлаждении (1.7°C) фронт плёнки движется равномерно с редкими "рывками". При среднем переохлаждении – равномерно, при этом "рывков" не наблюдается. При максимальном переохлаждении (∼20°C) процесс многостадийный: сначала образуется первичная плёнка с дефектами, затем, за счет капиллярного эффекта, на них формируются вторичные сростки кристаллов, которые сливаются в сплошную плёнку. Скорость роста варьировала от 0.035 до 1.40 мм/с в зависимости от условий.
Водой фронт пленки (на фото) не смачивается – предположительно, из-за адсорбционного слоя метана, делающего поверхность временно гидрофобной. Это интересно: получается, что пленка блокирует контакт вода-газ, резко замедляя дальнейшее гидратообразование (до тех пор, пока не появятся новые пути доступа воды). Отсутствие смачивания фронта пленки – важный параметр для моделей переноса воды и газа через гидратный слой. Эту информацию следует учитывать при разработке методов крупномасштабного получения гидратов, что является необходимым для реализации газогидратных технологий.