天然气水合物即可燃冰，是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，因其外观像冰，遇火即燃，因此被称为“可燃冰”、“固体瓦斯”和“气冰”。天然气水合物分布于深海或陆域永久冻土中，其燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水，污染远小于煤、石油等，且储量巨大，因此被国际公认为石油等的接替能源。

　　可燃冰不是冰，而是一种自然存在的微观结构为笼型的化合物。可燃冰是其俗称，其外观结构看起来像冰，且遇火即可燃烧，因此，这种天然气水合物又被称为“固体瓦斯”或“气冰”。

　　理化性质

　　天然气水合物燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。

　　固体状的天然气水合物往往分布于水深大于300米以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态，其分布可以从海底到海底之下1000米的范围以内，再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在。

　　从物理性质来看，天然气水合物的密度接近并稍低于冰的密度，剪切系数、电解常数和热传导率均低于冰。天然气水合物的声波传播速度明显高于含气沉积物和饱和水沉积物，中子孔隙度低于饱和水沉积物，这些差别是物探方法识别天然气水合物的理论基础。此外，天然气水合物的毛细管孔隙压力较高。

　　形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。

　　首先，可燃冰在0-10℃时生成，超过20℃便会分解。海底温度一般保持在2-4℃左右；

　　其次，可燃冰在0℃时，只需30个大气压即可生成，而以海洋的深度，30个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分解。

　　最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。

　　组成结构

　　天然气水合物是一种白色固体物质，有强大的燃烧力，主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质。一旦温度升高或压强降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。

　　在高压状态下，甲烷气水包合物在18℃的温度下的结构依然可以稳定。一般的甲烷气水化合物组成为1摩尔的甲烷及每575摩尔的水，然而这个比例取决于多少的甲烷分子“嵌入”水晶格各种不同的包覆结构中。据观测的密度大约在0.9克/立方厘米。一升的甲烷气水包合物固体，平均包含168升的甲烷气体。

　　甲烷形成一种结构一型水合物，其每单位晶胞内有两个十二面体(20个端点因此有20个水分子)和六个十四面体（24个水分子）的水龙头结构。其水合值20可由MASNMR来求得。甲烷气水包合物频谱于275开尔文和31兆帕斯卡下记录，显示出每个笼形都反映出峰值，且气态的甲烷也有个别的峰值。

　　刷题巩固

　　【例题】关于可燃冰，下列叙述不正确的有（   ）。

　　A、可燃冰是可再生能源

　　B、可燃冰是核聚变反应生成的

　　C、可燃冰燃烧时把核能转化为内能

　　D、可燃冰的能量来自亿年前的太阳能

　　答案：ABC

　　【解析】本题考查科技。

　　A项错误，可燃冰属于一次能源，并且属于一次能源中的不可再生能源。

　　B项错误，可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”，并不是核聚变反应所产生。

　　C项错误，可燃冰的主要成分为天然气，燃烧时将化学能转化为内能。

　　D项正确，太阳是人类的“能源之母”，地球上很多的能量都来自于太阳能，可燃冰的能量也来自于太阳能。

　　本题为选非题，故正确答案为ABC。