二氧化碳在干酪根纳米孔中的吸收：基于分子动力学蒙特卡洛方法的机理研究
化学物理
2023-08-11 v1 材料科学
地球物理
摘要
碳捕集与封存(CCS)技术在近几十年已成功应用以减少碳排放并缓解全球变暖。就此而言，页岩储层因具有大量纳米孔而展现出巨大的二氧化碳(CO2)封存潜力。本工作采用分子动力学(MD)和MD-蒙特卡洛(MDMC)方法研究CO2在页岩有机多孔介质中的吸收行为。MDMC方法用于分析CO2的空间状态，结果与MD结果吻合良好，且在加速方面较经典MD表现优异。针对干酪根基质，测定其孔径分布(PSD)、孔体积和表面积等性质，以描述其不同压缩状态及CO2吸收对它的影响。分析势能分布和平均力势以验证CO2分子的空间分布。孔结构的非均质性导致CO2分子在干酪根多孔介质中呈非均匀分布。此外，基质的强压缩减少了大孔数量，PSD主要在0至15埃之间。尽管干酪根基质相互作用力高，但其骨架诱发的高势能区域也促使了低能区的形成，有利于CO2进入。温度升高促进吸收过程，使CO2分子以更强的热运动进入孤立孔隙，从而增加CO2封存能力。然而，地热能的开发可能并不适合CO2封存。
引用
@article{arxiv.2308.05116,
title = {Absorption of Carbon Dioxide in Kerogen Nanopores: A Mechanism Study using the Molecular Dynamics Monte Carlo Method},
author = {Jie Liu and Tao Zhang and Shuyu Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.05116},
year = {2023}
}