综述：用于支架设计和表征的等温微量热法：评估细菌和宿主细胞相互作用及物理化学稳定性

本综述系统探讨了无泡水合物促进剂（氨基酸、生物表面活性剂和纳米颗粒）在天然气（NG）和二氧化碳（CO2）水合物储存与封存（CCS）中的应用。重点分析了其通过增强成核、改善传质传热以加速水合物形成动力学（如缩短诱导时间T90、提高气体消耗量）的分子机制，并强调了其无泡特性在解决气体回收操作难题方面的优势，为可持续能源系统提供了关键技术路径。

　　

Abstract

全球对天然气的需求日益增长，以及减少温室气体排放的迫切需求，凸显了创新储存技术的重要性。天然气水合物（Gas Hydrates）作为一种高效、安全的甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）储存方式，展现出巨大潜力。然而，该技术面临操作挑战，主要源于气体回收过程中的泡沫形成，这不仅影响效率，还增加了运营成本。当气体水合物分解时，会向周围水中释放大量气体。表面活性剂（Surfactants）降低了水的表面张力，使释放的气体能够形成包裹在薄液膜中的稳定气泡。本综述重点介绍了开发无泡促进剂（Foam-Free Promoters）的创新方法，特别关注氨基酸（Amino Acids）、生物表面活性剂（Biosurfactants）和纳米颗粒（Nanoparticles），它们在增强水合物形成的同时缓解了发泡问题。

Introduction

天然气是全球能源结构的重要组成部分，是向更可持续能源系统过渡的关键资源。作为一种燃烧更清洁的化石燃料，天然气主要由甲烷（约95%）组成，并含有微量其他碳氢化合物和气体。与石油或煤炭相比，天然气燃烧时释放的二氧化碳和污染物（如二氧化硫和氮氧化物）要少得多，这使其成为旨在减少碳足迹国家的有吸引力的选择。其多功能性——用于发电、供暖以及作为工业过程的原料——加上其广泛可用性，突显了其在满足日益增长的能源需求同时平衡环境问题方面的重要性。

二氧化碳（CO₂）是一种关键的温室气体，在加速气候变化中起着关键作用。当大量CO_{2>通过人类活动（主要是化石燃料燃烧、毁林和工业活动）释放到大气中时，它会捕获热量，导致全球变暖。这种变暖破坏了生态系统，加速了冰川融化，抬高了海平面，并增加了极端天气事件（如飓风和干旱）的频率和强度。此外，升高的CO2水平影响海洋化学，导致酸化，危害海洋生物，包括珊瑚礁和贝类。过量大气CO2的累积影响威胁着生物多样性、人类健康和全球经济的稳定。CO2捕获与封存（CCS）对于减轻这些不利影响和应对气候变化至关重要。CCS技术涉及在源头（如发电厂或工业设施）捕获CO2排放，然后进行地下封存或以有益的方式利用它们，例如提高石油采收率或制造建筑材料。这个过程防止CO2进入大气，并有助于降低整体温室气体水平。通过将CCS与可再生能源战略和能效措施相结合，有可能向低碳经济过渡。采用CCS不仅是一项技术解决方案，也是一项关键的政策工具，强调了全球对实现净零排放和保护环境对于子孙后代的承诺。}

为了满足对天然气日益增长的需求，需要高效的储存方法来平衡供需、管理季节性变化并维护能源安全。然而，由于天然气在标准条件下呈气态，其高效储存和运输带来了重大挑战。天然气占据很大体积，使得其储存和运输成本高昂且物流复杂。天然气可以以多种形式储存，包括地下储存设施、吸附天然气（ANG）、压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）。然而，这些方法存在技术、经济和安全方面的挑战，因此需要开发替代解决方案。最近，利用气体水合物的固化天然气（SNG）储存显示出巨大潜力，因为它能够以紧凑稳定的形式储存大量气体。这些晶体结构在特定高压低温条件下形成，将甲烷分子捕获在水分子晶格内。水分子通过氢键形成各种空穴类型或多面体。这些空穴的类型和尺寸——以及由此产生的水合物构型——取决于它们包裹的气体分子。在自然界中，已识别出三种主要的水合物结构：结构I（sI）、结构II（sII）和结构H（sH）。sI晶胞包含46个水分子，形成两个五角十二面体（5¹²）和六个十四面体（5¹²6²）。该结构通常与较小的客体分子（如甲烷和CO₂）形成，尺寸范围在0.4至0.55纳米之间。地球上最普遍的气体水合物结构是sI。sII的晶胞由16个五角十二面体（5¹²）和八个六角十六面体（5¹²6⁴）组成。它通常与较大的客体分子形成，如丙烷和异丁烷，尺寸范围在0.6至0.7纳米之间。sH需要大小客体分子的混合物，例如甲烷与环庚烷混合，才能形成。其晶胞包含34个水分子，组装成三个五角十二面体（5¹²）、两个不规则十二面体（4³5⁶6³）和一个二十面体（5¹²6⁸）。二十面体能够容纳相当大的分子，如环己烷或戊烷，而不规则十二面体仅比五角十二面体稍大。这些一般模式存在例外。例如，氢气和氮气可以形成sII水合物，中等大小的客体分子可能根据 prevailing 的压力和温度条件形成sI或sII结构。

气体水合物堵塞是石油和天然气生产中的一个主要操作挑战，特别是在海底管道和流线中。然而，气体水合物具有显著的储存效率，在标准条件下，单位体积的水合物可以包裹大约160-180体积的甲烷气体。这一独特特性突显了它们作为一种紧凑且能量密集的储存介质的潜力，尽管存在操作上的困难。这种卓越的储存密度，加上水合物在中等压力和低温条件下的稳定性，使其成为天然气运输和储存的可行选择，特别是在传统方法可能不太实用的偏远或海上地点。水合物在压力高于3兆帕（MPa）和温度低于283开尔文（K）的条件下是稳定的，这些条件在许多储存和运输场景中是可以实现的。它们能够长时间保持完整而没有显著的气体损失，这使它们成为液化天然气（LNG）的可行替代方案，后者需要能源密集的低温条件。气体水合物储存还允许更灵活的储存位置，因为水合物可以储存在地上的标准工业容器中或地下的天然水合物储层中。此外，自保存效应（Self-Preservation Effect）允许气体水合物在环境压力和253 K下保持稳定。这意味着储存甲烷不需要极低的温度，从而降低了能源和基础设施成本。自保存效应在水合物结构周围形成一个保护性冰层，减缓了分解过程。这减少了甲烷泄漏，并增强了长期储存的安全性，使其成为一种可靠的储存方法。

尽管具有优势，但气体水合物技术的采用面临重大障碍，特别是水合物形成缓慢的动力学（Kinetics）。水合物形成过程本质上是缓慢的，因为气体分子扩散到水相并整合到水合物晶格中需要时间。这种缓慢的形成速率限制了基于气体水合物的储存系统的可扩展性和商业可行性。为了克服这些挑战，研究重点集中在开发水合物促进剂（Hydrate Promoters）上，以加速形成过程、提高储存效率并减轻相关的技术难题。气体水合物促进剂可大致分为热力学促进剂（Thermodynamic Promoters）和动力学促进剂（Kinetic Promoters），每种在气体水合物形成过程中发挥不同的功能。热力学促进剂用于改变热力学平衡，使水合物形成在热力学上更有利。它们降低了水合物形成压力或提高了水合物形成温度。有效的热力学促进剂实例包括环氧丙烷、甲基环己烷、环己烷、四氢呋喃（THF）、1,3-二氧戊环（DIOX）、1,4-二噁烷、丙酮和四丁基溴化铵（TBAB）。另一方面，动力学促进剂通过影响其生长速率来促进气体水合物的形成。据信它们通过增强气体分子和水分子向水合物生长位点的传输，以及通过增加可用于水合物成核和生长的表面积来操作。这些促进剂通过降低动力学障碍，本质上加速了气体组分向固体水合物的转化过程。表面活性剂、多孔材料、天然聚合物、氨基酸、纳米材料和离子液体被广泛用作有效的动力学促进剂。

表面活性剂，特别是阴离子类型的表面活性剂，是研究最广泛的水合物促进剂之一。通过降低气体和水之间的表面张力，表面活性剂显著增强了水合物的成核和生长。然而，表面活性剂的使用在气体回收过程中带来了发泡挑战。在水合物系统气体回收过程中产生泡沫是一个主要的操作难题。Wang等人首先关注了在促进剂存在下水合物分解过程中泡沫的产生，随后他们的研究小组进行了详细研究。表面活性剂诱导的泡沫稳定且难以消除，导致气体提取过程效率低下。泡沫会堵塞管道、阻碍流动并增加运营成本，这使得开发无泡水合物促进剂成为研究的关键领域。泡沫引起的操作中断还需要使用消泡剂，这可能会引入额外的成本和环境问题。开发无泡促进剂对于克服传统表面活性剂的局限性和确保气体水合物技术的可行性至关重要。无泡促进剂必须平衡快速水合物形成的需求与消除发泡问题。实现这种平衡需要利用可持续、高效和环保材料的创新方法。无泡促进剂提高了气体回收操作的可靠性，并减少了额外处理步骤的需求，使其对于基于水合物的储存系统的商业化至关重要。无泡促进剂，如氨基酸、生物表面活性剂和纳米颗粒，代表了克服这些挑战的变革性方法，为基于水合物的天然气储存系统的广泛采用铺平了道路。本综述全面考察了近期在表现出令人满意性能的无泡促进剂方面取得的进展。本文深入分析了这些无泡促进剂的结构特征、实验参数和关键结果。值得注意的是，该研究还探讨了某些氨基酸对气体水合物形成的显著抑制作用。这些新型无泡促进剂的结构属性得到了彻底研究，揭示了使其具有卓越功效的独特性质。对这些促进剂评估中所用实验条件的详细说明进一步加深了对它们在不同场景下性能的理解。

氨基酸作为无泡促进剂

一种实现快速水合物形成和显著气体吸收的潜在促进剂是在系统中加入氨基酸添加剂。最近，氨基酸，作为公认的环保材料，已成为一类高效的动力学水合物促进剂。与表面活性剂不同，它们提供了动力学活性的清洁应用，消除了泡沫发展。Bhattacharjee和Linga的综述探讨了各种氨基酸作为动力学水合物促进剂的作用，并深入研究了促进这一过程的潜在机制。Jeenmuang等人进行了实验，探索氨基酸与THF结合如何加速甲烷水合物的形成。该研究侧重于疏水性氨基酸，包括缬氨酸、亮氨酸和蛋氨酸，与5.56摩尔%的THF结合，在静态装置中于8 MPa和293 K下分析了水合物形成的形态和动力学。他们发现具有疏水侧链的氨基酸显著改变了水合物生长动力学，将形成速率提高到与表面活性剂相似的程度。此外，这些氨基酸的存在使形成速率比仅使用5.56摩尔% THF时快了近五倍。值得注意的是，涉及特定具有疏水侧链的氨基酸（如蛋氨酸和亮氨酸）的配置展示了一系列水合物生长阶段，这有助于提高相对于5.56摩尔% THF的甲烷吸收量。观察到，在具有疏水侧链的氨基酸存在下，水合物形成的形态与在THF溶液中观察到的形态相比表现出多样化的生长模式，每种氨基酸都表现出独特的行为。此外，这些疏水性氨基酸对含有甲烷气体的水合物的分解没有影响。

Qin等人调查了基于亮氨酸的复杂系统中甲烷水合物的加速形成。研究了亮氨酸及其与氯化钠（NaCl）、十二烷基硫酸钠（SDS）和玻璃珠的组合的促进作用，以增强协同效应。结果表明，亮氨酸产生的疏水微区与水合物的多孔性相结合，极大地促进了该系统中的水合物形成。他们报告称，在最佳促进剂量下，SDS浓度降低了60-90%。鉴于无泡特性和持久的促进效果，这导致几乎无毒的特性，3000 ppm亮氨酸与50 ppm SDS和300 ppm NaCl组合的系统可以在商业上可行。增加3000 ppm亮氨酸与300 ppm NaCl的效果如图4所示。多孔水合物结构增强了气液相互作用，由于水分子的有序排列和密集的客体分子，促进了更快的水合物生长（图4a）。笼状和半笼状结构作为成核位点，客体分子进入这些结构后加速水合物形成，特别是在疏水区域（图4b）。虽然高盐离子浓度通过破坏氢键或与气体分子竞争接触水来阻止水合物形成（图4e），但低浓度的氯离子对水结构影响最小，反而作为成核剂促进水合物的早期形成（图4d）。

Chaovarin等人探索了利用L-缬氨酸、L-亮氨酸和L-蛋氨酸增强水合物形成，研究了与甲烷水合物形成和分解相关的动力学和形态。实验在8 MPa和277 K下进行，采用混合组合反应器技术，氨基酸用量限制在0.10至1.00之间。这项研究表明，蛋氨酸是最好的动力学剂，并且在水合物分解时没有产生泡沫，如图5所示。此外，Inkong等人使用模拟海水和助促进剂，通过气体水合物储存甲烷-THF，重点分析了形态。该研究侧重于在8 MPa和288 K的条件下，使用3.5重量%的NaCl代替纯水。研究加入了500 ppm的助促进剂，包括SDS和三种不同的氨基酸——缬氨酸、蛋氨酸和亮氨酸——以优化不同水合物形成的动力学。他们的结果表明，成核在气液界面开始，随后水合物沿结晶器柱壁生长。三种氨基酸产生了相同的水合物模式，就像没有助促进剂时观察到的那样，尽管形成过程加快了。

Atakoohi等人探索了鸡卵白蛋白（CEWA）、酪蛋白胨（即胰蛋白胨）（图6）和牛血清白蛋白（BSA）如何作为环保剂增强甲烷水合物的形成。分析表明，BSA和CEWA尽管发泡特性不显著，但在促进水合物形成速率和减少诱导时间方面发挥了关键作用。具体来说，4000 ppm的BSA和2000 ppm的CEWA分别将水合物形成速率提高了112%和116%。图7中的观察结果反映了从高压容器中分解白蛋白和SDS气体水合物的结果。很明显，SDS在排放阶段产生了大量泡沫，而白蛋白没有产生任何明显的泡沫。

Gainullin等人检查了新的氨基酸衍生物（ACDs）（图8），旨在提高通过水合物固化甲烷的效率，确保避免泡沫形成。高压池测试表明，所有ACDs在500 ppm浓度下都能有效加快甲烷水合物动力学。基于亮氨酸的ACD在纯水中表现出最显著的促进效果，整个甲烷利用量为436.1毫摩尔。这种添加剂将转化率从39.6%显著提高到94.3%，超过了在SDS溶液中发现的87.8%的转化率。此外，观察到ACDs在盐水中的促进活性超过了SDS，表明海水可能是甲烷水合物生产的有益资源。此外，使用差示扫描量热法进行的实验表明，ACDs能够在比纯水中观察到的温度更低的温度下促进甲烷水合物的形成。具体来说，当存在500 ppm的ACDs时，甲烷水合物形成的起始温度从258 K升高到261 K。此外，通过视觉手段进行的观察表明，在ACDs系统的水合物熔化和甲烷释放过程中没有泡沫（图9）。

Qin等人提供了一项关于无泡剂和环保剂（特别是β-环糊精、α-环糊精和L-亮氨酸）及其复合物配置对甲烷水合物形成影响的开创性工作。研究结果表明，L-亮氨酸以浓度依赖的方式显著增强了水合物生产。值得注意的是，3000至8000 ppm的较高L-亮氨酸浓度导致甲烷吸收量平均增加696.5%，其中最有效的浓度确定为5000 ppm。此外，观察到环糊精和L-亮氨酸之间存在协同相互作用，最佳环糊精用量为100 ppm。在两种类型的环糊精中，β-环糊精在促进水合物生长方面表现出优于α-环糊精的功效。将β-环糊精溶液加入L-亮氨酸中，使完成90%水合物形成所需的时间（T₉₀）减少了29.6%。随后，Qin等人研究了DIOX和THF作为双重效应促进剂的潜力，它们对SNG技术既有热力学也有动力学改进。该研究进一步评估了β-环糊精和L-亮氨酸作为环保助剂的作用。结果表明，在等效环境下评估，DIOX混合物中的甲烷气体吸收比THF溶液中的吸收高出46.28%，并且确定DIOX对人类健康和环境危害较小。发现L-亮氨酸和β-环糊精显著改善了水合物形成动力学，其中L-亮氨酸被证明是更有效的剂。具体来说，L-亮氨酸实现了T₉₀最大减少42.08%，而β-环糊精导致减少了28.67%。β-环糊精通过在其空腔内促进甲烷分子聚集，增强了甲烷的局部浓度，从而促进水合物成核（图10）。

Zhang等人介绍了一种用于水合物生长的新型螺旋搅拌装置，该装置结合了水合物形成、分离和储存过程，是连续水合物生产的一项重大进步。提出了加入含有D-亮氨酸和L-蛋氨酸的氨基酸，以提升水合物生长动力学，由于螺旋搅拌和氨基酸的协同效应，导致快速成核和显著的转化率。相连储层中的甲烷储存量达到166.71 v/v，转化率高达96.92%。连续形成中搅拌和输送1立方米水合物所需的能量为94.1千瓦时，通过使用预填充液体显著降低了40.61%。图11展示了分解过程中的水合物形态，突出显示氨基酸溶液不像表面活性剂那样产生泡沫。此外，Jeenmuang等人证明了在9.2 MPa和298.2 K下，利用混合搅拌方法，在不同氨基酸的情况下成功形成了混合THF-甲烷水合物。该研究使用了五种不同的氨基酸，按疏水性降序排列：色氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、缬氨酸和谷氨酸，以评估它们对甲烷形成和分解的影响。引入疏水性化合物（亮氨酸、蛋氨酸或色氨酸）促进了水合物的完全形成，导致甲烷吸收量比没有氨基酸或使用亲水性氨基酸（缬氨酸和谷氨酸）的条件增加了一倍。这些发现表明，疏水性通过形成疏水环境对甲烷吸收产生积极影响，促进了水合物的完全生长。此外，达到90%水合物形成所需的时间与所述氨基酸的分子质量呈反比关系。值得注意的是，含有疏水性氨基酸的水合物即使在超过其大气压下平衡温度的条件下储存30天，也保持了出色的持久性，仅由于内在因素造成最小的气体损失。这项研究强调了使用氨基酸商业化甲烷水合物降低成本且气体回收过程中无泡沫形成的潜力。

Li等人发现了L-亮氨酸（浓度限制在500-20,000 ppm）在初始温度275 K和压力5.5 MPa下对CO₂水合物形成的影响。结果表明，L-亮氨酸浓度的变化对诱导时间影响可忽略不计，但加速了水合物形成，且没有发泡问题。有效促进CO₂水合物动力学所需的最低L-亮氨酸浓度被确定为3000 ppm。此外，使用2000 ppm L-亮氨酸实现了62.17毫摩尔/摩尔的最佳CO₂吸收量。

疏水性氨基酸被提议作为环保动力学剂；然而，其有效性在不同研究中差异很大。这种变异性可归因于测试环境对水合物生产动力学的影响，其中包括搅拌条件、反应器类型和几何形状、压力、温度、氨基酸浓度和驱动力等因素。Cho等人考虑了疏水性氨基酸在等容/等压和搅拌/非搅拌不同环境下对CO₂水合物生长动力学的促进影响。他们指出，低疏水性氨基酸更好，这是由于增加了CO₂的局部数量和水的笼形结构。然而，在气液边界形成的CO₂水合物层经常限制传质，加入10,000 ppm L-色氨酸通过增强界面传输使CO₂吸收量显著增加了126倍。在非搅拌条件下观察到的极端CO₂吸收达到每摩尔H₂O 60毫摩尔CO₂，而L-色氨酸的理想量被确定在1000至10,000 ppm之间。据推测，涉及疏水性氨基酸的多孔CO₂水合物在非搅拌条件下通过两个关键过程形成：（1）多孔水合物的快速形成和（2）液态水逐渐转化为水合物。氨基酸的环保特性，以及它们减少泡沫产生的能力，使它们特别有利于水合物在碳封存过程中的利用。

Zhou等人研究了L-蛋氨酸和氧化石墨烯（GO）在提高CO₂水合物生长速率中的作用。他们指出，氧化石墨烯可以显著促进CO₂水合物的生产，增强程度取决于氧化石墨烯的量。在单一氧化石墨烯系统中，浓度从50增加到250 ppm导致整个气体使用量相比蒸馏水增加了7.83%到16.59%。氧化石墨烯的最佳量为150 ppm，与蒸馏水相比，诱导时间减少了59.68%。在L-蛋氨酸和氧化石墨烯的混合系统中，发现了对CO₂水合物的协同促进影响。该混合系统中的理想浓度是1500 ppm L-蛋氨酸和150 ppm GO。诱导时间和达到90%水合物形成所需的时间分别减少了74.79%和55.17%。此外，Shen等人专注于采用等容和等温方法，在L-色氨酸存在下超快速生产甲烷水合物。实验数据显示，L-色氨酸未能提高成核速率。相反，它表现出比SDS更好的对甲烷水合物生长速率的动力学影响。有效性阈值确定为1000 ppm。此外，即使搅拌速率设置为200 rpm，促进特性在较高浓度的L-色氨酸下也没有显著变化。对1000 ppm L-色氨酸溶液的研究表明，将测试压力从7 MPa提高到11 MPa导致最终气体消耗量增加了46.52%，同时T₉₀减少了33.67%。温度从273 K增加到277 K导致最终气体消耗量和T₉₀都有更高的值。他们观察到，在10,000 ppm L-色氨酸溶液中水合物分解过程中没有产生泡沫，而在相同浓度的SDS溶液中发泡问题明显严重。图12展示了一个说明L-色氨酸粒子及其在增强甲烷水合物促进中过程的示意图。实验结果表明，色氨酸的疏水侧链倾向于吸附在水合物晶体表面的活性位点上或占据特定晶体表面上未完成笼子的位点（图12c）。同时，亲水性羧基和氨基基团暴露在溶液中，它们与水分子相互作用，促进水分子传输。这种相互作用使水更充分地接触气体分子，促进水合物形成。然而，当色氨酸浓度达到100 ppm时，这种促进效应消失（图12d）。由此产生的水合物膜充当传质屏障，限制了水和气体分子的相互作用，从而减少了水合物形成。此外，色氨酸改变了容器内壁的特性，促进了水分子沿壁向上移动（图12e）。色氨酸分子吸附到水合物晶体上干扰了它们的正常生长，导致松散和多孔的水合物结构，增强了毛细管力并创造了众多的水传输通道（图12f）。在触手状水合物形成过程中，通过水合物颜色在深色和白色之间的交替变化可以观察到通过多孔结构的快速溶液流动。这些变化反映了水合物内动态的溶液流动。注意到水合物膜表面出现裂缝，但其确切原因尚不清楚，可能与水合物膜表面张力的力有关（图12g）。

Yodpetch等人的研究报道了使用混合组合反应器结构，氨基酸辅助的CO₂水合物的潜力，标志着水合物基脱碳领域的一个显著发展。他们使用了亮氨酸、蛋氨酸和缬氨酸。蛋氨酸溶液表现出最显著的水合物生长速率。氨基酸的存在和浓度对气体吸收或水向水合物的转化没有显著影响。每个系统都展示了类似的水合物形成形态。值得注意的是，水合物分解过程中没有泡沫，并且在回收溶液中重新形成的水合物显示出与新鲜溶液几乎相同的气体吸收量。Zhou等人研究了在包含L-蛋氨酸和多壁碳纳米管（MWCNTs）的复杂溶液中CO₂水合物形成的动力学，重点关注浓度、气液比和初始压力的作用。研究结果表明，MWCNTs和L-蛋氨酸的组合显著增强了CO₂水合物的形成，改善程度取决于MWCNTs的量。在4.0 MPa压力下，含有270 ppm至720 ppm MWCNTs的系统显示，与单独使用1250 ppm L-蛋氨酸相比，CO₂利用率平均提高了6.37%，而诱导时间减少了约36.03%。450 ppm的MWCNTs被确定为最佳量。图13提出了当存在MWCNTs和L-蛋氨酸时水合物生长的拟议机制。CO?气体溶解到水溶液中，直接的气液接触促进了传质和水合物形成。成核后，在气液界面迅速形成一层水合物膜，减少了接触面积并导致液位逐渐下降。由毛细作用驱动的爬壁效应有助于水合物的额外生长，使其能够包围叶片并向下延伸。沿反应器壁的快速生长，加上叶片的剪切力，破坏了水合物膜，增强了界面处的传质。这导致形成大量的CO?水合物，其向下延伸到水相中。

Rehman等人重点研究了氨基酸在盐水中的作用，关于CO₂水合物形成-分解，使用石英砂QS-2，其尺寸范围为0.6-0.8毫米，孔隙率为38%。在4 MPa和274 K下，使用高压釜水合物反应器评估了包含L-异亮氨酸、L-蛋氨酸和L-苏氨酸的氨基酸在2000 ppm浓度下，在存在和不存在盐（3.3重量% NaCl）的情况下，在完全水饱和的条件下。L-蛋氨酸表现出最佳的动力学，导致最高的CO₂水合物储存能力。在含盐水的石英砂中，L-蛋氨酸实现了约93%的转化率。此外，它显示出较低的水合物分解速率，这有助于提高石英环境中CO₂水合物的稳定性。值得注意的是，在石英介质和盐水中，L-蛋氨酸使储存能力提高了约36%，并将诱导时间减少了约50%，相对于SDS。在石英砂中，无论是否存在L-蛋氨酸系统，CO₂水合物的成核时间都被高度准确地预测，绝对平均偏差仅为2.4小时。此外，Lin等人通过分子动力学模拟和实验方法相结合，进行了一项研究，检验亮氨酸对水合物生产的影响。他们使用透明容器，发现亮氨酸浓度在5000至6000 ppm之间是最佳的。该浓度范围导致气体消耗增加，气体储存密度更大，诱导时间减少。

Shen等人研究了在具有不同质量分数的NaCl溶液中，通过L-蛋氨酸改善的CO₂水合物的生长动力学以及宏观形态的发展。在分批方法中表现出显著促进效果的起始L-蛋氨酸量被确定为500 ppm。NaCl的存在似乎降低了其促进效果，但这可以通过随后添加10,000