H2/CO2杂化泡沫技术：增强地下储氢与碳封存的双功能策略

本研究提出了一种创新的H2/CO2杂化泡沫技术，通过实验与模拟验证其能显著提高氢气在地下多孔介质中的粘度与封存效率。该技术利用CO2降低气液界面张力（IFT），形成稳定泡沫结构，实现氢气流控与CO2封存协同，为清洁能源存储与碳管理提供突破性解决方案。

　　

分子动力学模拟 (Molecular Dynamics Simulation)

采用Materials Studio平台和COMPASS II力场进行分子动力学（MD）模拟，该力场已通过储层条件下H₂/CO₂/水体系的实验验证。本研究构建了三个模型：Model I用于探究气液界面性质，Model II模拟CO₂泡沫与H₂的相互作用机制，Model III分析杂化泡沫在多孔介质中的微观行为。

CO₂/H₂混合气体与溶液的界面张力 (IFT between CO₂/H₂ Gas Mixtures and Aqueous Solutions)

在50°C不同压力下测定CO₂、H₂及其混合气体与水的界面张力（IFT）。压力升高时，CO₂和H₂的IFT均下降，归因于气体溶解度与密度的增加。CO₂-水体系的IFT显著低于H₂-水体系，这与CO₂更高的溶解度和极化率密切相关。添加表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）后，所有体系的IFT进一步降低，其中CO₂-SDS溶液的IFT最低，证实CO₂在促进泡沫稳定性方面的优势。

结论 (Conclusions)

本研究证明H₂/CO₂杂化泡沫技术可同步提升多孔介质中的氢气存储与CO₂封存效能。CO₂较H₂更能有效降低气液界面张力（IFT），为稳定泡沫形成提供条件。分子动力学模拟显示，当H₂接触CO₂泡沫时，H₂被CO₂和水分子层包裹，形成杂化泡沫结构。岩心驱替实验表明，预注入CO₂泡沫可显著改善氢气存储性能。