بررسي اثر نانوساختار فولرن بر فرايند تشكيل هيدرات گاز طبيعي

Effects of Fullerene Nanostructure on Natural Gas Hydrate Formation Process

در این مقاله نانوساختار فولرن توسط فرآیند كراشمر- هافمن با مكانیسم قوس الكتریكی در محیط آزمایشگاهی سنتز شد. به منظور استفاده در فرآیند تشكیل هیدرات گازی و بررسی تاثیر آن بر راندمان فرآیند و حجم ذخیره‌سازی، ابتدا نانوسیال با غلظت 1% ‌وزنی تهیه شد. از آنجائی‌كه فولرن در آب پایدار نیست، از سورفكتانت SDS استفاده گردید و مشاهده شد نانوسیال مربوطه دارای پایداری خوبی است. در فرآیند تشكیل هیدرات از گاز طبیعی حاوی 6/92% ‌متان، نانوسیال حاوی فولرن ضمن تسریع در فرآیند انحلال گاز در آب، زمان القای فرآیند را 2/53% كاهش می‌دهد. فولرن به دلیل وجود حفرات انگسترومی در ساختار كروی خود مكان مناسبی جهت نگهداری مولكول‌های گاز است. به همین دلیل ظرفیت ذخیره‌سازی گاز درون هیدرات را 5/5% افزایش می‌دهد. همچنین علی رغم اینكه حضور نانوساختارهای فولرنی موجب كاهش 3/1% پایداری هیدرات شده، ولی در كل حضور این نانوساختارها موجب افزایش میزان گاز باقی‌مانده در هیدرات پس از رسیدن به پدیده خودنگهداری و پایداری كامل می‌شود.  

In this paper, nanostructure of fullerene was synthesized in laboratory by KRASHMR- HOFFMAN method based on arc mechanisms. First, fullerene nanofluid was prepared at 1wt.% in order to use in gas hydrate formation and investigation the effect of fullerene on yield of process and storage capacity.  Second since fullerene is not stable in water, SDS was used as surfactant for increasing the stability of the nanofluid. It was shownthat the prepared nanofluids had good stability. Third, in the process of natural gas hydrate formation containing 92.6% methane, fullerene nanofluid accelerates the gas solubility in water and reduces induction time of the process 53.2%. Angstrom pore structure due to the spherical shape of fullerene is great place to keep gas molecules. Therefore, the storage capacity of gas hydrates increased 5.5% by fullerene. It was observed despite that the presence of fullerene nanostructure reduced 1.3% of hydrate stability, but in the presence of this nanostructure results in increase of the residual gas hydrate after reaching the self presentation phenomenon and thorough stability.