课题组多篇论文获评深圳市科协第四届优秀科技学术论文奖

2025年1月15日，深圳人工智能奖颁奖典礼暨优秀科技论文遴选结果颁布仪式在清华大学深圳国际研究生院国际一期报告厅成功举办。深圳市科学技术协会（简称深圳市科协）面向深圳市各高等院校、科研机构、企事业单位以及广大科技工作者广泛征集在深圳市“20+8”产业领域具有较高学术影响力的科技学术论文。由基础科学、工程技术、计算机科学与信息技术和应用科学与技术领域评奖委员会专家经评审，共遴选出100篇优秀科技学术论文成果，现已公示。

课题组3篇研究论文，分别获评工程领域（2篇）和应用领域（1篇）优秀论文奖。会议上深圳市科学技术协会党组成员、副主席石兴中先生激励在座科技工作者进一步激发创新活力和创造潜能，为深圳建设具有全球影响力的科技和产业创新高地贡献智慧和力量。

中文题目：

《南海泥质粉砂沉积物对CH₄水合物动力学和形貌学的影响：对能量回收的启示》

英文题目：

Effects of South China Sea clayey-silty sediments on the kinetics and morphology of CH₄ hydrate: Implication on energy recovery

论文链接：10.1016/j.apenergy.2024.123399

第一作者：任俊杰

通讯作者：殷振元

论文简介：

研究选取中国南海第二次试采区域（SH-W02-B井，271.3 mbsf）的原位沉积物，开展了沉积物理化性质测试分析，并在此基础上，利用自主搭建的高压半可视水合物动力学实验装置，系统研究了该区块沉积物对甲烷水合物（简称“MH”）的成核和生长动力学影响。研究发现，沉积物能够显著促进MH成核，在0.1 wt%低质量分数下，能使诱导时间由纯水中的41分钟缩短至27分钟。还发现，较高质量分数（≥10 wt%）下，对MH的生长动力学发挥显著促进作用。观察到MH的生长引起水迁移和水合物—沉积物分层分布现象，并引起细颗粒组分的运移。本研究结果，为深入理解泥质粉砂沉积物对MH成核和生长动力学、沉积物—水合物形态学演化、水合物赋存模式、储层结构演化等提供了新见解，并为针对我国南海泥质粉砂沉积物中开采天然气水合物制定高效率开采策略提供了基础数据和理论支撑。

中文题目：

《海洋黏土矿物对CH₄水合物热力学的影响：抑制效应的证据及其影响》

英文题目：

Effect of marine clay minerals on the thermodynamics of CH₄ hydrate: Evidence for the inhibition effect with implications

论文链接：10.1016/j.cej.2024.151148

第一作者：任俊杰

通讯作者：殷振元

论文简介：

系统研究了广泛分布于中国南海储层中的蒙脱土、伊利土和高岭土对甲烷水合物热力学相平衡的抑制作用，发现三种黏土对甲烷水合物发挥热力学抑制作用，其中蒙脱土表现出最强抑制作用，在10 MPa下，甲烷水合物的相平衡温度降低约4℃。既往研究中，黏土可交换阳离子在黏土表面的非均匀分布规律、黏土双电层中水活度的表征是黏土介质中水合物热力学模型构建的难题。本文基于经典双电层理论，首先估算了黏土表面双电层中可交换阳离子（Na⁺）浓度分布，之后基于Hu-Lee-Sum关联式建立了黏土双电层中离子浓度（C⁰）与水活度（a_w）的量化关系，并进一步基于Chen-Guo模型构建了不同含水量下基于黏土水活度的甲烷水合物热力学模型。模型结果能够精确拟合试验数据，压力平均绝对偏差（AADP）小于5%。这项研究为深入理解泥质粉砂沉积物对甲烷水合物相平衡、长期稳定性、水合物赋存模式等提供了新的见解，并为针对我国南海泥质粉砂沉积物中开采天然气水合物制定高效率开采策略提供了基础数据和理论支撑。

中文题目：

《_L-亮氨酸作为水合物法CO₂封存动力学促进剂的评价：动力学和形貌学研究》

英文题目：

Evaluation of Amino Acid _L-Leucine as A Kinetic Promoter for CO₂ Sequestration as Hydrate: A Kinetic and Morphological Study

论文链接：10.1016/j.jece.2023.111363

第一作者：李艳

通讯作者：殷振元

论文简介：

本研究系统地研究了一种环境友好的动力学促进剂（亮氨酸，_L-Leu），研究了在初始压力5.5 MPa和275.2 K温度，亮氨酸（浓度范围为0.05-2.00 wt%）对CO₂水合物生成动力学特性的影响。结果表明，亮氨酸浓度的变化对水合物生成所需的诱导时间（t_ind）促进效果微弱，弱于水合物成核本身的随机性。在促进CO₂水合物动力学方面，亮氨酸的启动浓度（kick-off concentration）为0.30 wt%。2.00 wt%的亮氨酸产生了62.17 ± 0.78 mmol/mol的最佳CO₂气体消耗，其中CO₂在水合物相中的分配达到了66%。有趣的是，在亮氨酸溶液中CO₂水合物首先在气液界面形成一层水合物膜，而后高于启动浓度0.30 wt%时CO₂水合物转变为疏松多孔状，随后出现明显的爬壁生长，并伴随快速的CO₂气体消耗。本研究提出了一种亮氨酸通过表面吸附促进CO₂水合物生成动力学的促进机制，亮氨酸能够有效改善CO₂水合物动力学。这些发现为在水合物法CO₂封存应用中新型环保型友好动力学促进剂的开发提供了见解。

通讯作者简介

殷振元：清华大学深圳国际研究生院副教授、特别研究员、博士生导师，THU天然气水合物与储碳实验室PI，全球前2%科学家（2022-2024）、广东省“珠江计划”青年拔尖人才，I&EC Research 2023年最具影响力研究者，中国可再生能源学会天然气水合物专委会委员。博士毕业于新加坡国立大学化学与分子生物工程系，长期从事气体水合物基础热动力学与多场耦合模拟研究，应用于天然气水合物开采及水合物法应用技术（二氧化碳海底封存、水合固化储氢、LNG冷能输运等），主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市自然科学基金等水合物纵向项目20余项。论文引用超过3500次，H指数30，担任Gas Science and Engineering、Advances in Applied Energy、Fundamental Research等期刊及水合物专刊编委及青年编委。