هیدرات گازی

هیدرات گازی ( به انگلیسی: Clathrate hydrate ) ترکیبی از گازهای سبک مثل متان، اتان یا دی اکسیدکربن است که تحت یک شرایط خاص دمایی و فشاری با مولکول های آب ترکیب شده و ماده ای شبیه به یخ را تشکیل می دهد، که حجم زیادی از گاز را در خود جای داده است. نقطهٔ قوت هیدراتهای گازی ظرفیت ذخیره سازی بالای آن ها می باشد، به طوری که هر مترمکعب از هیدرات شامل ۱۸۰–۱۶۰ مترمکعب از گاز متان می باشد. هیدراتهای گازی در دمای ℃ ۲۰ - و فشار اتمسفر نگهداری می شوند ودرصورتی که بتوان هیدرات را در فشار بالا ( ۴۰–۸۰ بار ) نگهداری نمود می توان دمای آن را تا ۱۸ درجه سانتیگراد بالا برد. [ ۱] امروزه هیدرات گازی به عنوان یک روش برای انتقال گازها، ذخیره سازی گازها مورد توجه قرار گرفته است. [ ۲] در واقع بعد از کشف خاصیت خود نگهداری هیدرات[ ۳] استفاده از هیدرات جهت ذخیره سازی و انتقال گاز به صورت جدی تر مطرح گردید. این خاصیت به هیدرات اجازه می دهد که در فشار پائین تر از فشار تشکیل آن پایدار بماند. بعد از تشکیل هیدرات در فشار بالا آن را تا زیر صفر درجه سانتی گراد سرد می کنند و فشار را به فشار اتمسفر کاهش می دهند. در این صورت اگر به آن گرما نرسد ( شرایط آدیاباتیک ) هیدرات تجزیه نمی شود. در واقع جزئی از سطح هیدرات تجزیه می گردد و آب به وجود آمده یخ می زند و مانند لایه ای محافظتی اطراف آن را می پوشاند و مانع تجزیه بیشتر آن می گردد
هیدرات گازی معمولاً از دو ساختار کریستالوگرافی تشکیل شده است - ساختار نوع I و ساختار نوعII که از گروه های فضایی P m 3 ¯ n و F d 3 ¯ m می باشند. البته به ندرت یک گروه فضایی دیگر مشاهده می شود که از نوع P 6 / m m m است . ( نوعH )
سلول واحد نوع I شامل ۴۶ مولکول آب است که دو نوع قفس ایجاد می کند - نوع کوچک و نوع بزرگ. برای مثال دی اکسیدکربن در هیدرات دی اکسیدکربن و متان در هیدرات متان از این نوع هستند.
سلول واحد نوع II شامل ۱۳۶ مولکول آب است که دو نوع قفس ایجاد می کند - نوع کوچک و نوع بزرگ. نوعII از گازهایی مانندN2وO2 تشکیل شده است.
سلول واحد نوع H شامل ۳۴ مولکول آب است که سه نوع قفس ایجاد می کند - دو نوع کوچک متفاوت و یک نوع بزرگ. برای اینکه هیدرات نوع ۳ به صورت پایدار تشکیل شود لازم است دو نوع بزرگ و کوچک با هم تشکیل شوند. هیدرات های نوع ۳ در خلیج مکزیک وجود دارند.