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Einleitung: Von der zufälligen Entdeckung zur gezielten Beobachtung: Gashydratforschung von 1811 bis zur Gegenwart Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

3. Bildung und Wachstum von Gashydraten – Labor versus Natur

verfasst von: Judith M. Schicks

Erschienen in: Gashydrate – Eine Einführung in Grundlagenforschung und Anwendung

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

In Kap. 3 werden die grundlegenden thermodynamischen Voraussetzungen zur Bildung von Gashydraten vermittelt. Es werden verschiedene Erklärungsansätze zur Keimbildung, wie die Theorie der labilen Cluster, die Theorie der lokalen Strukturänderung, die Theorie der Keimbildung an der Grenzfläche zwischen wässriger Phase und Gasphase sowie die Keimbildung aus der Eisphase vorgestellt. Im Anschluss an die Keimbildung wird das weitere Hydratwachstum auf molekularer Ebene beschrieben. Anschließend werden experimentelle Hinweise im Hinblick auf eine Verifizierung der verschiedenen Modelle ausgewertet. Abschließend werden mögliche Einflüsse von Sedimenten, Mikroorganismen und Salinität der wässrigen Phase auf die Hydratbildung beschrieben. In einem Exkurs werden Grundlagen zur Löslichkeit von Gasen in der wässrigen Phase und deren Abhängigkeit von der Anwesenheit einer Hydratphase vermittelt.

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Literatur
AirLiquid (2009) Das 1×1 der Gase – Physikalische Daten für Wissenschaft und Praxis. AirLiquid Deutschland GmbH, Karten Druck & Medien GmbH, Mönchengladbach
Ballard AL, Sloan ED (2002) The next generation of hydrate prediction: an overview. J Supramol Chem 2:385–392
Chen D-F, Su Z, Cathles LM (2006) Types of gas hydrates in marine environments and their thermodynamic characteristics. Terr Atmospheric Ocean Sci J 17(4):723–737
Christiansen RL, Sloan ED (1994) Mechanism and kinetics of hydrate formation. In: Sloan ED, Happel J, Hnatow MA (Hrsg) International conference on natural gas hydrates, Bd 715. Annals of the New York Academy of Science, New Paltz, New York, S 283–305
Clennell MB, Hovland M, Booth JS, Henry P, Winters WJ (1999) Formation of natural gas hydrates in marine sediments 1. Conceptual model of gas hydrate growth conditioned by host sediment properties. J Geophys Res Solid Earth 104:22985–23003
Clennell MB, Henry P, Hovland M, Booth JS, Winters WJ, Thomas M (2000) Formation of natural gas hydrates in marine sediments – gas hydrate growth and stability conditioned by host sediment properties. Ann NY Acad Sci 912:887–896
Dec SF (2009) Clathrate hydrate formation: dependence on aqueous hydration number. J Phys Chem 113:12355–12361
Freer EM, Selim SM, Sloan ED (2001) Methane hydrate film growth kinetics. Fluid Phase Equilib 185:65–75
Geiger A, Rahman A, Stillinger FH (1979) Molecular dynamics study of the hydration of LennardJones solutes. J Chem Phys 70:263–276
Genov G, Kuhs WF, Staykova DK, Goreshnik E, Salamatin AN (2004) Experimental studies on the formation of porous gas hydrates. Am Mineral 89:1228–1239
Heeschen KU, Schicks JM, Oeltzschner G (2016) The promoting effect of natural sand on methane hydrate formation: Grain sizes and mineral composition. Fuel 181:139–147
Henning RW, Schultz AJ, Thieu V, Halpern Y (2000) Neutron diffraction studies of CO 2 clathrate hydrate: formation from deuterated ice. J Phys Chem A 104:5066–5071
Henry P, Thomas M, Clennel B (1999) Formation of natural gas hydrates in marine sediments 2. Thermodynamic calculations of stability conditions in porous sediments. J Geophys Res 104:23005–23022
Hu Y, Makogon TY, Karanjkar P, Lee K-H, Lee BR, Sum AK (2017) Gas hydrates phase equilibria and formation from high concentration NaCl brines up to 200 MPa. J Chem Eng Data 62:1910–1918
Hwang MJ, Wright DA, Kapur A, Holder GD (1990) An experimental study of crystallization and crystal growth of methane hydrates from melting ice. J Incl Phenom Mol Recognit Chem 8:103–116
Jacobson LC, Hujo W, Molinero V (2010) Nucleation pathways of clathrate hydrates: effect of guest size and solubility. J Phys Chem B 114:13796–13809
Jacobson LC, Matsumoto M, Molinero V (2011) Order parameters for the multistep crystallization of clathrate hydrates. J Chem Phys 135:074501-1–074501-7
Kalogerakis N, Jamaluddin AKM, Dholabhai PD, Bishnoi PR (1993) Effect of surfactants on hydrate formation kinetics. In: SPE international symposium on oilfield chemistry, New Orleans, SPE 22188:375–383
Kashchiev D, Firoozabadi A (2002) Driving force for crystallization of gas hydrates. J Cryst Growth 241:220–230
Ke W, Svartaas TM, Chen D (2019) A review of gas hydrate nucleation theories and growth models. J Nat Gas Sci Eng 61:169–196
Kelleher BP, Simpson AJ, Rogers RE, Dearman J, Kingery WL (2007) Effects of natural organic matter from sediments on the growth of marine gas hydrates. Mar Chem 103(3–4):237–249
Kleber W, Bautsch H-J, Bohm KJ, Klimm D (2010) Einführung in die Kristallographie, 19. Aufl. Oldenbourg, Muenchen/Wien
Kuhs WF, Staykova DK, Salamantin AN (2006) Formation of Methane Hydrate from Polydisperse Ice Powders. J Phys Chem B 110:13283–13295
Kvamme B. (1996) A new theory for the kinetics of hydrate formation. In: Proceedings of the 2nd international conference on gas hydrates, Toulouse, Frankreich, 139–146
Lanoil BD, Sassen R, La Duc MT, Sweet ST, Nealson KH (2001) Bacteria and archaea physically associated with gulf of mexico gas hydrates. Appl Environ Microbiol 67(11):5143–5153
Liu K, Cruzan JD, Saykally RJ (1996) Water clusters. Science 271:929–933
Long J (1994) Gas hydrate formation mechanism and its kinetic inhibition, PhD Thesis. Colorado School of Mines, Golden, USA
Ludwig R (2001) Wasser: von Clustern in die Flüssigkeit. Angew Chem 113:1856–1876
Malagar BRC, Lijith KP, Singh DN (2019) Formation and dissociation of methane gas hydrates in sediments: a critical review. J Nat Gas Sci Eng 65:168–184
Mekala P, Babu P, Sangwai JS, Linga P (2014) Formation and dissociation kinetics of methane hydrates in seawater and silica sand. Energy Fuel 28:2708–2716
Meyer K (1968) Physikalisch-chemische Kristallographie, VEB Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 225
Moon C, Taylor PC, Roger PM (2003) Molecular dynamics study of gas hydrate formation. J Am Chem Soc 125:4706–4707
Ohno HS Dec SF, Sloan ED, Koh CA (2008) In situ NMR measurements of Ch4 + C2H6 hydrate reformation. Proceedings of the 6th international conference on gas hydrates, Vancouver, Kanada
Ou W, Lu W, Ning P, Wu X (2019) Measurements of methane solubility in pure water in equilibrium with hydrate by using high-pressure optical capillary cell. Mar Chem 212:74–82
Pauling L (1964) Die Natur der chemischen Bindung, 2. Aufl. Chemie, Weinheim, 438
Pietrass T, Gaede HC, Bifone A, Pines A, Ripmeester JA (1995) Monitoring xenon clathrate hydrate formation on ice surfaces with optically enhanced 129Xe NMR. J Am Chem Soc 117:7520–7525
Radhakrishnan R, Trout BL (2002) A new approach for studying nucleation phenomena using molecular simulations: application to CO 2 hydrate clathrates. J Chem Phys 117(4):1786–1796
Rahman A, Stillinger FH (1973) Hydrogen-bond patterns in liquid water. J Am Chem Soc 95:7943–7948
Riestenberg D, West O, Lee S, McCallum S, Phelps TJ (2003) Sediment surface effects on methane hydrate formation and dissociation. Mar Geol 198:181–190
Rogers R, Zhang G, Dearman J, Woods C (2007) Investigations into surfactant/gas hydrate relationship. J Pet Sci Eng 56(1-3):82–88
Rogers RE, Kothapalli C, Lee MS, Woolsey JR (2003) Catalysis of gas hydrates by biosurfactants in seawater-saturated sand/clay. Can J Chem Eng 81(5):973–980
Schicks J, Luzi-Helbing M (2015) Kinetic and thermodynamic aspects of clathrate hydrate nucleation and growth. J Chem Eng Data 60:269–277
Schicks JM, Luzi-Helbing M (2013) Cage occupancy and structural changes during hydrate formation from initial stages to resulting hydrate phase. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc 115:528–536
Servio P, Englezos P (2002) Measurement of dissolved methane in water in equilibrium with its hydrate. J Chem Eng Data 47:87–90
Sloan ED, Fleyfel F (1991) A molecular mechanism for gas hydrate nucleation from ice. AIChE J 37(9):1281–1292
Sloan ED, Koh CA (2008) Clathrate hydrates of natural gases, 3. Aufl. CRC Press, Boca Raton
Spangenberg E, Priegnitz M, Heeschen K, Schicks J (2015) Are laboratory-formed hydrate-bearing systems analogous to those in nature? J Chem Eng Data 60(2):258–268
Staykova DK, Kuhs WF, Slamatin AN, Hansen T (2003) Formation of porous gas hydrates from ice powders: diffraction experiments and multistage model. J Phys Chem B 107:10299–10311
Subramanian S, Sloan ED (1999) Molecular measurements of methane hydrate formation. Fluid Phase Equilibria 158–160:813–820
Subramanian S, Sloan ED (2000) Microscopic measurements and modeling of hydrate formation kinetics. In: Holder GD, Bishnoi PR (Hrsg) Gas hydrates: challenges for the future. Annals of the New York Academy of Science, 912:583–592
Subramanian S, Kini RA, Dec SF, Sloan ED (2000) Evidence of structure II hydrate formation from methane+ethane mixtures. Chem Eng Sci 55:1981–1999
Takeya S, Hondoh T, Uchida T (2000) In situ observation of CO 2 hydrate by X-ray diffraction. Ann NY Acad Sci 912:973–982
Uchida T, Ebinuma T, Kawabata J, Narita H (1999) Microscopic observations of formation processes of clathrate-hydrate films at an interface between water and carbon dioxide. J Cryst Growth 204:348–356
Vafaei MT, Kvamme B, Chejara A, Jemai K (2014) A new reservoir simulator for studying hydrate dynamics in reservoir. Int J Greenhouse Gas Control 23:12–21
Walsh MR, Koh CA, Sloan ED, Sum AK, Wu DT (2009) Microsecond simulations of spontaneous methane hydrate nucleation and growth. Science 326:1095–1098
Wang X, Schultz AJ, Halpern Y (2002) Kinetics of Methane Hydrate Formation from Polycrystalline Deuterated Ice. J Phys Chem A 106:7304–7309
Wedler G, Freund H-J (2012) Lehrbuch der Physikalischen Chemie, 6., vollst. überarb. u. akt. Aufl. Wiley-VCH, 313–315. Weinheim, Deutschland
Metadaten
Titel
Bildung und Wachstum von Gashydraten – Labor versus Natur
verfasst von
Judith M. Schicks
Copyright-Jahr
2021
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Gashydrate – Eine Einführung in Grundlagenforschung und Anwendung

Print ISBN: 978-3-662-62777-8

Electronic ISBN: 978-3-662-62778-5

Copyright-Jahr: 2021

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-62778-5_3

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    Bildnachweise

    Version: 0.1954.0