Suppr超能文献

压力对二氧化碳水合物-水界面分解线上的自由能的影响。

Effect of pressure on the carbon dioxide hydrate-water interfacial free energy along its dissociation line.

机构信息

Laboratorio de Simulación Molecular y Química Computacional, CIQSO-Centro de Investigación en Química Sostenible and Departamento de Ciencias Integradas, Universidad de Huelva, 21006 Huelva, Spain.

Laboratoire des Fluides Complexes et Leurs Réservoirs, UMR5150, Université de Pau et des Pays de l'Adour, B.P. 1155, Pau Cedex 64014, France.

出版信息

J Chem Phys. 2023 May 21;158(19). doi: 10.1063/5.0139699.

Abstract

We investigate the effect of pressure on the carbon dioxide (CO2) hydrate-water interfacial free energy along its dissociation line using advanced computer simulation techniques. In previous works, we have determined the interfacial energy of the hydrate at 400 bars using the TIP4P/Ice and TraPPE molecular models for water and CO2, respectively, in combination with two different extensions of the Mold Integration technique [J. Colloid Interface Sci. 623, 354 (2022) and J. Chem. Phys. 157, 134709 (2022)]. Results obtained from computer simulation, 29(2) and 30(2) mJ/m2, are found to be in excellent agreement with the only two measurements that exist in the literature, 28(6) mJ/m2 determined by Uchida et al. [J. Phys. Chem. B 106, 8202 (2002)] and 30(3) mJ/m2 determined by Anderson et al. [J. Phys. Chem. B 107, 3507 (2002)]. Since the experiments do not allow to obtain the variation of the interfacial energy along the dissociation line of the hydrate, we extend our previous studies to quantify the effect of pressure on the interfacial energy at different pressures. Our results suggest that there exists a correlation between the interfacial free energy values and the pressure, i.e., it decreases with the pressure between 100 and 1000 bars. We expect that the combination of reliable molecular models and advanced simulation techniques could help to improve our knowledge of the thermodynamic parameters that control the interfacial free energy of hydrates from a molecular perspective.

摘要

我们利用先进的计算机模拟技术研究了压力对二氧化碳(CO2)水合物-水界面自由能沿着分解线的影响。在之前的工作中,我们使用 TIP4P/Ice 和 TraPPE 分子模型分别为水和 CO2 确定了界面能,在这两种模型中分别采用了两种不同的 Mold Integration 技术扩展[J. Colloid Interface Sci. 623, 354 (2022) 和 J. Chem. Phys. 157, 134709 (2022)]。从计算机模拟中得到的结果,29(2)和 30(2) mJ/m2,与文献中仅有的两项测量结果非常吻合,即 Uchida 等人[J. Phys. Chem. B 106, 8202 (2002)]确定的 28(6) mJ/m2 和 Anderson 等人[J. Phys. Chem. B 107, 3507 (2002)]确定的 30(3) mJ/m2。由于实验无法获得水合物分解线上界面能的变化,我们将之前的研究扩展到定量研究界面能在不同压力下的压力效应。我们的结果表明,界面自由能值与压力之间存在相关性,即它在 100 到 1000 巴之间随压力而降低。我们期望可靠的分子模型和先进的模拟技术的结合能够帮助从分子角度提高我们对控制水合物界面自由能的热力学参数的认识。

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