28 / 2025-11-18 22:13:21

页岩中氢气和甲烷吸附-解吸特性研究：对地下储氢的启示

枯竭页岩气藏被视为实现大规模氢气（H₂）储存的潜在优选目标，其中储层内残余的页岩气可作为垫层气使用。深入理解氢气（H₂）和甲烷（CH₄）的吸附行为对于预测 H₂ 的储存潜力与储存效率至关重要。因此，本研究采用体积法，在不同条件下（313～353 K、压力最高至33 MPa）实验研究了页岩中H₂与CH₄的吸附–解吸特性，并进行了热力学分析以揭示其吸附行为差异。研究结果表明，CH₄的吸附量平均为H₂的1.8～2.0 倍，这与其更大的吉布斯自由能变化相一致，表明 CH₄ 具有更强的自发吸附趋势。页岩中H₂与CH₄均存在吸附–解吸滞后现象，其中 CH₄ 的滞后比高出约1%～2%。基于两种气体的吸附–解吸行为，可确定页岩储层中H₂储存的最优运行压力。研究进一步表明，以CH₄作为垫层气能够提升 H₂的产出并保证其纯度。