view in publisher's site
- خانه
- لیست مقالات
- چکیده
Enhanced methane hydrate formation in the highly dispersed carbon nanotubes-based nanofluid
Highlights•Highly dispersed CNTs grafted by –SO3- groups covalently.•Improved hydrate formation in SCNTs nanofluid.•Great recycling performances of SCNTs used in the repetitive hydrate formations.AbstractThe hydrate-based technology has been viewed as a great potential approach for the natural gas storage and transportation, whose commercialization however is challenged by the limited energy storage efficiency and slow formation kinetics. In this work, we used carbon nanotubes (CNTs) as carriers and covalently grafted functional group of -SO3- (similar to the hydrophilic group contained in sodium dodecyl sulfate) onto the nano-carriers surface to prepare a novel promoter, sulfonated carbon nanotubes (SCNTs). The SCNTs nanofluid showed higher dispersity and stability than the pristine CNTs (PCNTs). In the methane hydrate formations, the high methane storage capacity of 142 v/v in the SCNTs nanofluid was achieved, whereas 50–65 v/v was obtained with the oxidized CNTs (OCNTs) or PCNTs as promoter. Interestingly, the larger number of sulfonate groups grafted on CNTs, the shorter hydrate formation period and the smaller hydrate reaction stochasticity were obtained. The formation rate was enhanced from 0.237 mmol/(mol water·min) to 0.413 mmol/(mol water·min) when SCNTs concentration grew from 25 mg/L to 150 mg/L. Additionally, the SCNTs kept excellent recycling performance at ten reuses in the methane hydrate formations, which was meaningful to the actual hydrate-based gas storage and transportation.Graphical abstractDownload : Download high-res image (181KB)Download : Download full-size image
تشکیل هیدرات متان پیشرفته در نانوسیال مبتنی بر نانولوله های کربنی بسیار پراکنده
نکات برجسته: CNT های بسیار پراکنده که با گروه‌های - SO۳ - به صورت کووالانسی پیوند زده شده‌اند.
بهبود تشکیل هیدرات در نانوسیال SCNT ها.
تکنولوژی مبتنی بر هیدرات به عنوان یک روش بالقوه بزرگ برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل گاز طبیعی در نظر گرفته می‌شود که تجاری سازی آن با بهره‌وری محدود ذخیره‌سازی انرژی و سینتیک تشکیل کند به چالش کشیده می‌شود.
در این تحقیق، ما از نانولوله های کربنی (CNT ها)به عنوان حامل و گروه عاملی پیوندی - SO۳ - (مشابه با گروه آبدوست موجود در سدیم دودسیل سولفات)بر روی سطح نانو حامل‌ها برای آماده‌سازی یک پروموتور جدید، نانولوله های کربنی سولفونه (SCNT ها)استفاده کردیم.
نانوسیال SCNT ها پراکندگی و پایداری بالاتری را نسبت به CNT های اولیه (PCNT ها نشان داد.
در تشکیل هیدرات متان، ظرفیت ذخیره‌سازی بالای متان در نانوسیال SCNT ها به دست آمد، در حالی که ۵۰ - ۶۵ v / v با CNT های اکسید شده (OCNT ها)یا PCNT ها به عنوان تقویت‌کننده به دست آمد.
جالب توجه است که تعداد بیشتر گروه‌های سولفونات که بر روی CNT ها پیوند زده شده‌اند، دوره تشکیل هیدرات کوتاه‌تر و ثبات واکنش هیدرات کوچک‌تر به دست آمده‌اند.
هنگامی که غلظت SCNT ها از ۲۵ mg / L به ۱۵۰ mg / L افزایش یافت، سرعت تشکیل از ۰.۲۳۷ mmol / (mol water. min)به ۰.۴۱۳ mmol / (mol water. min)افزایش یافت.
علاوه بر این، SCNT ها عملکرد بازیافت عالی را در ده استفاده مجدد در تشکیل هیدرات متان حفظ کردند، که برای ذخیره‌سازی و انتقال گاز مبتنی بر هیدرات واقعی معنی‌دار بود.
ترجمه شده با 
ترجمه کنید