甲烷冰

甲烷冰俗稱可燃冰，是為天然氣水合物(gas hydrate)俗稱氣水化合物。由水分子所形成的結晶架構，化學式通常以mM‧nH20表示(m表氣體分子數；M表氣體分子；n表水分子數

基本介紹

• 中文名：甲烷冰
• 俗稱：可燃冰
• 為：天然氣水合物
• 類別：水分子所形成的結晶架構

介紹甲烷冰

基本結構

結晶架構中的空隙可以被大小適合的氣體分子填充形成天然氣水合物，圖中氣體是為甲烷

天然氣水合物是在低溫高壓時氣體分子被籠狀結晶架構的水分子包含所形成的冰晶狀固體籠晶，所以說在常溫常壓下天然氣水合物會快速分解。自然界產出的天然氣水合物90%以上氣體分子為甲烷，所以又稱為甲烷水合物。甲烷冰外觀純白潔淨，是為半透明至不透明狀態的結晶，加入油氣分子混合，則可得黃褐色或紅褐色結晶。

甲烷

分布範圍

因為天然氣水合物受限於溫度、壓力、水和氣體組成，需要大量甲烷氣供應地等，所以說天然氣水合物多局限分布在極區永凍層、深水區中堆積、沉積速度快等有大量沉積物且富含有機物的區塊。全球中在深海區大陸棚邊緣水深500至3000m海域的地區，少數大陸內海和湖泊等都有天然氣水合物的蘊藏。

a. 如何測得

目前科學家常藉由岩心或氣體樣品、海底仿擬反射、電測、海底氣體噴柱、岩心孔隙水的氯離子濃度異常低等指標來確定天然氣水合物的存在地。

b. 如何取得

全球利用鑽井技術開採天然氣水合物，而台灣目前則使用人工技術合成天然氣水合物。而從鑽井到生產平台，天然氣水合物是利用管線或容器來運輸或儲存成氣態或液態天然氣，然而固態天然氣水合物將是未來儲存運送的另外方式。

探討全球各國對甲烷凍的開發與研究

為了舒緩能源危機，世界各國積極尋找可利用的新能源，其中，甲烷冰已獲得許多國家的注意，除台灣外，尚有中國、日本、印度、美國、德國、法國等10個國家，以下是針對亞洲區域一些國家對甲烷凍的開發：

日本

日本是個能源十分缺乏的島國，幾乎所有能源包括石油、天然氣等皆須由外國進口，但在最近這幾年，在沿海大陸棚發現了甲烷冰，且蘊藏量甚至居全球前三名。日本對甲烷凍的研究進度可說是全球第一的，在2001年，日本經濟產業省，產業技術綜合研究所(ATST)、石油天然氣和金屬礦產公司聯合進行<甲烷天然氣水合物研究及開發推進初步計畫>，其中ATST為以上計畫做了不少準備，就是為了有朝一日能將甲烷冰商業化開採，使日本成為世界能源大國。

印度

和日本一樣，印度也是個缺乏石油的國家，可它也在印度洋發現了可供利用的甲烷冰，印度科學和工業委員會制定了<全國天然氣水合物研究計畫>在印度對甲烷冰開採躍躍欲試的同時，許多歐美科學家對此舉感到十分憂心，因為比不上資金充裕的日本，資金短缺的印度也許會在一開採甲烷凍的過程中，流失到大氣的甲烷造成比二氧化碳更嚴重的溫室效應。

中國

除印度和日本外，中國也陸續影響許多歐美國家（像是挪威、德國）一起聯手準備研究開發甲烷冰(中國稱之可燃冰)。據報導總理溫家寶說：「中國自改革以來能源水準仍有待提升；經探測發現，中國東海東南部和南海中難補身海底可能蘊藏大量甲烷冰，與德國某研究所更在南海展開對可燃凍的研究，現金，此項研究進入了實驗開發階段，若能成功未來發展不可限量」

除上述幾個亞洲國家外，歐美各國，譬如：美、德、加等，均不遺餘力勘查國內的甲烷冰以期望能成為下世代的先能源，西伯利亞的凍原冰層也被探查出蘊含甲烷冰，可如何順利自深海和凍土開採而不破壞生態環境是各國最需煩惱的問題

針對台灣附近地區的甲烷冰

台灣海域甲烷冰分布

2002年，台灣在國科會補助計畫的震測調查中，首度確認高雄外海至東沙島附近的西南海域岩層，存有甲烷水合物的徵兆，所以經濟部、中油公司、海洋大學等20幾個產官學代表，在該年舉辦的「21世紀海洋新能源——天然氣水合物」研討會中，共同研究探討甲烷水合物的未來發展。

根據經濟部中央地質調查所的資料，目前台灣西南海域蘊藏的天然氣替代能源應在五千億立方公尺以上，十年後可望量產，以目前國內天然氣年使用量七十億到八十億立方公尺計算，全部開發可供應台灣使用六十五年，產值約達五兆元。

台灣甲烷凍的發現

早在民國八十年左右中油公司就已經根據海域震測資料分析發現，台灣西南海域有天然氣水合物存在的徵兆。並從九十三年開始推動「台灣西南海域天然氣水合物賦存區調查研究」計畫，調查高雄恆春外海面積約一萬平方公里的深水海域。

利用海研一號研究船及兩年多來收集的震測資料、海洋底水與海床沈積物資料分析，發現高雄－恆春外海水深五百至兩千五百公尺海域，普遍有海底仿擬反射信號的出現，此為天然氣水合物賦存的有效指標，也顯示海床下天然氣水合物賦存層底部位置或厚度。

為進一步瞭解台灣西南海域天然氣水合物儲存區的天然氣水合物分布與其地球物理與地球化學特性，經濟部中央地質調查所於2004年開始推動為期四年的「台灣西南海域天然氣水合物賦存區地質調查研究」，並分「地球物理調查」與「海域地質調查與地球化學探勘」兩大計畫來執行。

由於深海鑽井費用較高，且必須與國外鑽井船合作，迄今尚未在西南海域進行深海鑽井取樣，故未直接取得天然氣水合物標本。目前已在高雄－恆春外海深水區，選出幾處適合鑽井的區位，一俟鑽井經費有著落，即可展開科學鑽井。

台灣甲烷凍的採集

現今國際上使用兩種方式採集天然氣水合物，一種是將地底的冰狀結晶體溶化，再收集甲烷氣體，另一種則是利用可深入海底三千公尺的無人遙控探測船，利用機器手臂和高解析度的攝影機進行記錄採樣，以避免造成海床下沈或海嘯等情形。

雖然台灣的科學家礙於設備及研究經費不足，無法自行研究，但在和日本的深海遙控探測船合作下，目前台大教授林曉武、劉家瑄、楊燦堯、林立虹、成大教授黃奇瑜、中央大學教授古佳豔等六名學者，已在台灣西南海域成功取得「天然氣水合物」冰晶體採樣。

台灣未來發展

台灣目前雖然還沒有相關的開採技術，但是像台灣經濟海域內有大量蘊藏量且出入便利的地點不多。因此未來可能比照國際上石油公司合作探勘石油的模式，讓有興趣且有技術的國家加入研究開採的行列，一方面提升我國相關技術能力，一方面共同分享產出的天然氣。創造出「合」氣生財、促進能源國際合作的好機會。

國科會與經濟部也將以跨部會合作方式，透過執行一般研究計畫及能源科技計畫，支助我國學者進行天然氣水合物的研究工作，並鼓勵透過國際合作的方式把台灣西南海域的天然氣水合物研究推到國際天然氣水合物研究的舞台上。