Name: Cristalización del hidrato de metano en gotas de agua sésil (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 46 s
Description: Aprende a formar hidratos de gas en gotas sésiles para estudiar la morfología cristalina y las interacciones biomoleculares in situ. Este protocolo permite evaluar inhibidores y promotores de manera reproducible.

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La subvención de exobiología de la NASA 80NSSC19K0477 financió esta investigación. Agradecemos a William Waite y Nicolás Espinoza por sus valiosas discusiones.

<ol><li>Bohrmann, G., Torres, M. E. Gas hydrates in marine sediments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBohrmann%2C+G+%22Marine+Geochemistry%22">Marine Geochemistry</a>. Schulz, H. D., Zabel, M. , Springer. Heidelberg, Germany. 481-512 (2006).</li>
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</ol>

No hay intereses financieros en competencia.

Hemos desarrollado un método para formar capas de hidrato de metano en gotas de agua sésil de forma segura y compartimos este método para mecanizar y ensamblar una celda de presión clasificada a 10 MPa de presión de trabajo, así como los sistemas de presurización y enfriamiento. La celda de presión está equipada con una etapa para la gota que contiene termopares incrustados, una ventana de zafiro para visualizar la gota y un transductor de presión fijado a la parte superior de la celda. El sistema de enfriamiento incluye...

Los hidratos de gas son jaulas de moléculas de agua unidas al hidrógeno que atrapan moléculas de gas invitadas a través de las interacciones de van der Waals. Los hidratos de metano se forman en condiciones de alta presión y baja temperatura, que ocurren en la naturaleza en el sedimento subsuperficial a lo largo de los márgenes continentales, bajo el permafrost ártico y en otros cuerpos planetarios en el sistema solar1. Los hidratos de gas almacenan varios miles de gigatoneladas de carbono, con importantes implicaciones para el clima y la energía2. Los hidratos de gas también pueden ser peligrosos en la industria del gas natural porque las condiciones favorables para los hidratos ocurren en los gasoductos, que pueden obstruir las tuberías que conducen a explosiones fatales y derrames de petróleo3.
Debido a la dificultad de estudiar los hidratos de gas in situ,a menudo se emplean experimentos de laboratorio para caracterizar las propiedades de los hidratos y la influencia de los inhibidores y sustratos4. Estos experimentos de laboratorio se realizan mediante el cultivo de hidrato de gas a presión elevada en células de diversas formas y tamaños. Los esfuerzos para prevenir la formación de hidratos de gas en los gasoductos han llevado al descubrimiento de varios inhibidores químicos y biológicos de los hidratos de gas, incluidas las proteínas anticongelantes (AFP), surfactantes, aminoácidos y polivinilpirrolidona (PVP)5,6. Para determinar los efectos de estos compuestos en las propiedades de los hidratos de gas, estos experimentos han empleado diversos diseños de recipientes, incluidos autoclaves, cristalizadores, reactores agitados y células mecedoras, que soportan volúmenes de 0,2 a 106 centímetros cúbicos4.
El método de gotas sésiles utilizado aquí y en estudios anteriores7,8,9,10,11,12 consiste en formar una película de hidrato de gas en una gota sésil de agua dentro de una celda de presión. Estos recipientes están hechos de acero inoxidable y zafiro para acomodar presiones de hasta 10-20 MPa. La celda está conectada a un cilindro de gas metano. Dos de estos estudios utilizaron el método de gotas para probar las AFP como inhibidores del hidrato de gas en comparación con los inhibidores comerciales del hidrato cinético (KHIs), como la PVP7,11. Bruusgard et al.7 se centraron en la influencia morfológica de los inhibidores y encontraron que las gotas que contienen AFP de tipo I tienen una superficie más lisa y vítrea que la superficie de gotas dendríticas sin inhibidores a altas fuerzas motrices.
Udegbunam et al.11 utilizaron un método desarrollado para evaluar los KHIs en un estudio previo10,que permite el análisis de los mecanismos de morfología/crecimiento, la temperatura/presión del equilibrio hidrato-líquido-vapor y la cinética en función de la temperatura. Jung et al. estudiaron el reemplazo de CH4-CO2 inundando la célula con CO2 después de formar una cáscara de hidrato CH4 8. Chen et al. observaron la maduración de Ostwald a medida que la cáscara hidratada se forma9. Espinoza et al. estudiaron conchas de hidratos de CO2 sobre diversos sustratos minerales12. El método de gotas es un método relativamente simple y barato para determinar el efecto morfológico de varios compuestos y sustratos sobre los hidratos de gas y requiere pequeñas cantidades de aditivos debido al pequeño volumen. Este documento describe un método para formar tales conchas de hidrato en una gota de agua utilizando una celda de acero inoxidable con una ventana de zafiro para la visualización, con una presión de trabajo de hasta 10 MPa.

<table><tbody><tr><td><CÁMARA Y > PORTÁTIL</Cuerpo ></td><td></td><td></td><td></td></tr> la <tr><td>cámara</td><td>fuerte Nikon</td><td>D7200</td><td>Nombre en el protocolo:</td></tr><tr><td>cámara Camera Control Pro 2 Software</td><td>Nikon</td><td></td><td>Nombre en el protocolo: software de la cámara</td></tr><tr><td>Portátil</td><td>HP Pavilion</td><td>hp-pavilion-laptop-14-ce0068st</td><td>Debe ser una PC con mucho almacenamiento (~ 1 Tb) Nombre en el protocolo: computadora portátil</td></tr><tr><td>Lente de macrofotografía</td><td>Nikon</td><td>AF-S MICRO 105mm f/2.8G IF-ED</td><td>Nombre de la lente en el protocolo: lente</td></tr><tr><td><fuerte>CONSUMIBLES</fuerte></td>Agua desionizada Nombre en el protocolo: agua desionizada Hielo seco VWR o supermercado Compre justo antes de <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>la nucleación Nombre en el protocolo: hielo seco</td>Etanol <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Nombre en el protocolo: etanol</td></tr><tr><td>Etilenglicol</td><td></td><td></td><td>Nombre en el protocolo: etilenglicol</td></tr><tr><td><fuerte>SISTEMA DE ENFRIAMIENTO</fuerte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/2 pulg. D.E. x 3/8 pulg. D.I. x 25 pies Tubo de polietileno</td><td>Everbilt</td><td>Modelo # 301844</td><td>Para la circulación de refrigerante desde el enfriador hasta las bobinas de cobre en el acuario Nombre en el protocolo: 3/8" (diámetro interior) tubo de plástico</td></tr><tr><td>Enfriador de circulación Nombre de</td><td>policiencia</td><td></td><td>en el protocolo: enfriador</td></tr><tr><td>Económico Aislamiento de tubería de espuma de polietileno flexible</td><td>McMaster-Carr</td><td>4530K162</td><td>Pared de 3/4" de espesor; 1/2" de diámetro interior; Valor R 3; 6' de largo Nombre en el protocolo: aislamiento de tubería</td></tr> de <tr><td>espuma Tubos de</td><td></td><td></td> plástico <td>Utilice cualquier tubo que se ajuste a la conexión de la línea aérea en el laboratorio y lo suficientemente largo como para viajar desde la conexión de la línea aérea hasta la parte delantera del acuario</td></tr><tr><td>DATALOGGER</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Armature Multiplexer Module para 34970A/ 34972A, 20 canales</td><td>Keysight Technologies</td><td>34901A</td><td>Nombre en Protocolo: registrador de datos multicanal</td></tr><tr><td>Benchvue o Benchlink software</td><td>Benchvue o Benchlink</td><td></td><td>Nombre en Protocolo: software de transductor</td></tr><tr><td>de temperatura Unidad de adquisición/conmutación de datos. GPIB, RS232</td><td>Keysight Technologies</td><td>34970A</td><td>Nombre en el protocolo: registrador de datos</td></tr><tr><td>Interfaz USB/GPIB</td><td>Keysight Technologies</td><td>82357B</td><td>Nombre en el protocolo: registrador de datos USB</td></tr><tr><td>registrador de datos multicanal</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schott Fostec -Llc 20510 Ace Fuente de luz de fibra óptica</td><td>Schott Fostec</td><td>A20500</td><td>3115PS-12W-B20 115 V ~ AC 50/60Hz 5/4.5 W Nombre en el protocolo: fuente de luz unidad</td></tr><tr><td>Guía de fuente de luz Schott Fostec - paquete único</td><td>Schott Fostec</td><td>A08031.40</td><td>Nombre en el protocolo: cable de fuente de luz de fibra óptica</td></tr><tr><td><GAS > METANO FUERTE Y REGULADOR</FUERTE></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 OD pulg. x 20 pies Bobina de refrigeración blanda de cobre</td><td>Everbilt</td><td>Modelo # D 04020PS</td><td>Para presurizar la bomba de presión CISCO. Se necesita un paquete adicional para la circulación del refrigerante, como se indica a continuación. Nombre en el protocolo: alta presión nominal de 1/4" tubo de cobre</td></tr><tr><td>Regulador de cilindro de metano</td><td>Airgas</td><td>Y11N114G350-AG</td><td>Nombre en el protocolo: regulador del cilindro de metano</td></tr><tr><td>Cilindro de gas metano</td><td>Airgas</td><td>ME UHP300</td><td>Nombre en el protocolo: cilindro de gas metano</td></tr><tr><td><fuerte>BOMBA DE PRESIÓN</fuerte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 pulg.&nbsp; tubo flexible, ~ 3 pies.</td><td></td><td></td><td>Conéctelo a la entrada de la bomba para prueba de fugas Nombre en el protocolo: Tubo flexible de 1/4 "&nbsp;</td></tr><tr><td>Bomba de jeringa 260D con controlador</td><td>Teledyne Instruments Inc.</td><td>67-1240-520</td><td>Nombre en el protocolo: controlador de bomba de presión</td></tr><tr><td>&; Ethernet/USB</td><td>Teledyne Instruments Inc.</td><td>62-1240-114</td><td>Compre si desea instalar Labview en la computadora y controlar la bomba de presión de forma remota. Nosotros no lo hicimos.</td></tr><tr><td>Tubo de acero inoxidable 316 sin costura de diámetro interior liso, 1/4" de diámetro exterior, 0.035" de espesor de pared, 1 pie de largo (x5)</td><td>Nombre de McMaster-Carr</td><td>89785K824</td><td>en el protocolo: Tubería de 1/4"</td></tr><tr><td>Tubería de acero inoxidable 316 sin costura de diámetro interior liso, 1/8" de diámetro exterior, 0.02" de espesor de pared, 1 pie de largo (x4)</td><td>McMaster-Carr</td><td>89785K811</td><td>Nombre en el protocolo: tubería</td></tr> <tr><td>de 1/8"Racor de Tubo Swagelok de Acero Inoxidable, Unión Reductora, 1/4 pulg. x 1/8 pulg. Diámetro exterior del tubo (x4)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-400-6-2</td><td>Nombre en el protocolo: Adaptador de 1/8" a 1/4</td></tr><tr><td><>PRESSURE CELL</td>316 Juego de <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>tuercas y férulas de acero inoxidable (1 tuerca/1 férula delantera/1 férula trasera) para 1/4 pulg. Racor de tubo (20)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-400-NFSET</td><td>Se utiliza para colocar conexiones donde sea necesario Nombre en el protocolo: juego de férulas</td></tr><tr><td>316L Manguera contorneada de acero inoxidable (FM), 1/4 pulg., trenza de acero inoxidable 316L, 1/4 pulg. Adaptadores de tubo, 60 pulg. (1,5 m) Longitud</td><td>Swagelok</td><td>SS-FM4TA4TA4-60</td><td>Conecta la bomba de presión a la celda de presión Nombre en el protocolo: Manguera de presión flexible de acero inoxidable trenzado de 1/4"</td></tr><tr><td>ABAQUS</td><td>ABAQUS FEA</td><td></td><td>Nombre en el protocolo: software de simulación</td></tr><tr><td>Arandela de amortiguación resistente a la abrasión para tornillos de 7/8", 0.875" de diámetro interior, 2.25" de diámetro exterior, paquetes de 10 (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>90131A107</td><td>Nombre en el protocolo: Arandela de sellado de goma de 2.25"</td></tr><tr><td>Arandela de sellado resistente a la abrasión, tela de aramida / caucho Buna-N, tamaño de tornillo de 3/8", 0.625" OD, paquetes de 10 (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>93303A105</td><td>Utilizado para el puerto de iluminación</td></tr><tr><td>Lámina acrílica | Blanco 2447 / WRT31 Papel extruido enmascarado (translúcido 55% (0.118 x 12 x 12)</td><td>Interstate Plastics</td><td>ACRW7EPSH</td><td>Mecanizar un círculo de acrílico para que encaje en la cámara interior de la celda de presión para que sirva como fondo para la imagen Nombre en el protocolo: disco acrílico</td></tr><tr><td>AutoCAD</td><td>AutoCAD</td><td></td><td>Nombre en el protocolo: software de diseño de ingeniería</td></tr><tr><td>Racor Conax Conax</td><td>Technologies</td><td>311401-011</td><td>TG(PTM2/)-24-A6-T, OPCIONAL 1/4" NPT Nombre en el protocolo: conector de sello de presión</td></tr><tr><td>Transductores/transmisores de alta precisión de alta precisión llenos de aceite para aplicaciones industriales generales (x2)</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>PX409-3.5KGUSBH</td><td>Compre dos para que haya una copia de seguridad. Nombre en el protocolo: transductor de presión</td></tr><tr><td>CÁMARA DE ALTA PRESIÓN&nbsp; PARTES</td><td>Wither Tool, Die and Manufacturing Company</td><td></td><td>Mecanizado para piezas de celdas de presión como se enumeran en los dibujos CAD (Figura S1) Nombre en el protocolo: Parte B = arandela de acero inoxidable</td></tr><tr><td>Tornillo de cabeza hueca de acero inoxidable 316 de alta resistencia, rosca M5 x 0,80 mm, 14 mm de largo (x20)</td><td>McMaster-Carr</td><td>90037A119</td><td>utilizado para el puerto de iluminación</td></tr><tr><td>Tornillo de cabeza hueca de acero inoxidable 316 de alta resistencia, Rosca M8 x 1,25 mm, 25 mm de largo (x20)</td><td>McMaster-Carr</td><td>90037A133</td><td>Nombre en el protocolo: tornillos de acero inoxidable M8</td></tr><tr><td>Junta tórica Buna-N dura resistente al aceite, ancho fraccional de 3/32, número de tablero 120, paquetes de 50 (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>5308T178</td><td>Nombre en el protocolo: Junta tórica de 1"</td></tr><tr><td>Junta tórica Buna-N dura resistente al aceite, ancho fraccional de 3/32, número de guión 128, paquetes de 50 (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>5308T186</td><td>Nombre en el protocolo: junta tórica de 1,5"</td></tr><tr><td>Omega Inc. software del transductor de presión</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td></td><td>Nombre en el protocolo: software del transductor de presión</td></tr><tr><td>Disco de policarbonato</td><td>McMaster-Carr</td><td>8571K31</td><td>Listado en los dibujos CAD para el puerto de iluminación, Fig. S1 Parte E</td></tr><tr><td>Ventanas de zafiro (x3)</td><td>Guild Optical Associates, Inc.</td><td>Ventana de zafiro de grado óptico, C-Plane Diámetro: 1.811" &plusmn;. 005" Espesor: .590" &plusmn;. 005" Calidad de la superficie: 60/40 Bordes rectificados y de seguridad biselados</td><td>Compre tres para que haya dos copias de seguridad. Nombre en el protocolo: ventana de zafiro</td></tr><tr><td>Aislamiento y cubierta FEP de alambre de termopar sólido, tipo K, calibre 24, 50 pies de longitud (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>3870K32</td><td>Nombre en el protocolo: termopares</td></tr><tr><td>Válvula de aguja de bonete integral de acero inoxidable, 0.37 Cv, 1/4 pulg. Racor de Tubo Swagelok, Vástago de Regulación (x4)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-1RS4</td><td>Dos también se utilizarán para la bomba de presión. Nombre en el protocolo: Válvulas de aguja de 1/4"</td></tr><tr><td>Accesorio de tubería de acero inoxidable, boquilla hexagonal, 1/4 pulg. NPT masculino (x2)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-4-HN</td><td>Se utiliza para el puerto de iluminación</td></tr><tr><td>Racor de tubo Swagelok de acero inoxidable, T de rama hembra, 1/4 pulg. Diámetro exterior del tubo x 1/4 pulg. Diámetro exterior del tubo x 1/4 pulg. NPT Femenino (x2)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-400-3-4TTF</td><td>Utilizado con transductor de presión Nombre en el protocolo: racor en T de derivación Racor</td></tr> de <tr><td>tubo Swagelok de acero inoxidable, conector macho, 1/4 pulg. Diámetro exterior del tubo x 1/4 pulg. NPT masculino (x4)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-400-1-4</td><td>Se utiliza en el puerto superior y en el puerto lateral que conduce a las válvulas de aguja Nombre en el protocolo: Tornillos NPT</td></tr><tr><td>Racor de tubo Swagelok de acero inoxidable, conector de puerto, 1/4 pulg. Diámetro exterior del tubo (x8)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-401-PC</td><td>Uso como conexiones de tubo entre NTP y conexiones de válvulas Nombre en el protocolo: Conexión</td></tr> <tr><td>de conector de puerto <TANK>TANK</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 OD pulg. x 20 pies Bobina de refrigeración blanda de cobre</td><td>Everbilt</td><td>Modelo # D 04020PS</td><td>Para refrigerante circulante Nombre en el protocolo: Tubo de cobre de 1/4</td></tr>" <tr><td>Tetra para acuarios de 10 galones</td><td>Nombre</td><td></td><td>en el protocolo: Tanque de 10 galones</td></tr><tr><td>Waterweld de 2 onzas</td><td>J-B Weld</td><td>Modelo # 8277</td><td>Nombre en el protocolo: sellador subacuático</td></tr> de <tr><td>3 pulgadas x 25 pies Envoltura de tubería de fibra de vidrio con respaldo de aluminio Aislamiento</td><td>Frost King Modelo</td><td># SP42X/16</td><td>Para envolver alrededor del acuario Nombre en el protocolo: fibra de vidrio revestida de papel de aluminio</td></tr><tr><td>3/8 7/8 pulg. Abrazadera de manguera de acero inoxidable (paquete de 10)</td><td>Everbilt</td><td>Modelo # 670655E</td><td>Nombre en el protocolo: abrazaderas de manguera de tornillo sin fin Espuma de</td></tr><tr><td>poliestireno</td><td></td><td></td><td>Nombre en el protocolo: material aislante</td></tr><tr><td><fuerte>HERRAMIENTAS< / fuerte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-1/8 pulg. Cortador de tubo de trinquete</td><td>Husky</td><td>Modelo # 86-036-0111</td><td></td></tr><tr><td>1/2 pulg. a 1 pulg. Cortador de tubos</td><td>Apollo</td><td>Modelo # 69PTKC001</td><td></td></tr><tr><td>Llave ajustable (x2)</td><td>Núcleo de acero</td><td>Modelo # 31899</td><td>Necesita dos llaves con mordaza de al menos 1</td></tr>" <tr><td>Juego de llaves Allen</td><td>Cinta</td> adhesiva Home Depot <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Nombre en el protocolo: cinta adhesiva</td>Tubo flexible, como una vía intravenosa, para encajar en el extremo de la sonda granuladora (cánula)Nombre en el protocolo: IV <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> tubo</td></tr><tr><td>Grainger Sonda de calibre 18</td><td>Grainger</td><td></td><td>Para insertar gotas Nombre en el protocolo: cánula</td></tr><tr><td>Grasa de alto vacío</td><td>Dow corning</td><td></td><td>Aplicar a las juntas tóricas antes de insertar la ventana de zafiro Nombre en el protocolo: grasa al vacío: Klein</td></tr><tr><td>Tools Professional 90 Degree 4-in-1 Dobladora de tubos</td><td>Klein Tools Modelo</td><td># 89030</td><td>Nombre en el protocolo: dobladora de tubos</td></tr><tr><td>Snoop líquido detector de fugas</td><td>Swagelok</td><td>MS-SNOOP-8OZ</td><td>Para detectar fugas cuando se presuriza cuando el metano Nombre en el protocolo: detector de fugas de líquido</td></tr><tr><td>Ventosa</td><td>Home Depot</td><td></td><td>Para quitar la ventana de zafiro ajustada Nombre en el protocolo: ventosa</td></tr><tr>Cinta <td></td><td></td> de<td>teflón</td><td>Nombre en el protocolo: cinta de fontanero</td></tr><tr><td>Temflex 3/4 pulg. x 60 ft. 1700 Cinta Aislante Negra</td><td>3M</td><td>Modelo # 1700-1PK-BB40</td><td>Nombre en el protocolo: cinta aislante</td></tr></tbody></table>

cristalización del hidrato de metano en gotas de agua sésil

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

Este artículo describe un método para formar conchas de hidrato de metano en gotas de agua. Además, proporciona planos para una celda de presión clasificada a 10 MPa de presión de trabajo, que contiene una etapa para gotas sésiles, una ventana de zafiro para visualización y transductores de temperatura y presión. Se utiliza una bomba de presión conectada a un cilindro de gas metano para presurizar la celda a 5 MPa. El sistema de enfriamiento es un tanque de 10 galones (37.85 L) que contiene una solución de etanol al 50% enfriada a través de etilenglicol a través de bobinas de cobre. Esta configuración permite la observación del cambio de temperatura asociado con la formación y disociación de hidratos durante el enfriamiento y la despresurización, respectivamente, así como la visualización y fotografía de los cambios morfológicos de la gota. Con este método, se observó una rápida formación de conchas de hidrato a ~ -6 ° C a -9 ° C. Durante la despresurización, se observó una caída de temperatura de 0,2 °C a 0,5 °C en la curva de estabilidad presión/temperatura (P/T) debido a la disociación exotérmica de hidratos, confirmada por la observación visual de la fusión al comienzo de la caída de temperatura. El "efecto memoria" se observó después de represurizar a 5 MPa desde 2 MPa. Este diseño experimental permite el monitoreo de la presión, la temperatura y la morfología de la gota a lo largo del tiempo, lo que lo convierte en un método adecuado para probar varios aditivos y sustratos en la morfología del hidrato.

Con este método, una cáscara de hidrato de gas en una gota se puede monitorear visualmente a través de una ventana de zafiro de la celda de presión y a través de transductores de temperatura y presión. Para nuclear la cáscara del hidrato después de presurizar a 5 MPa, se puede agregar hielo seco a la parte superior de la celda de presión para inducir un choque térmico que desencadene una rápida cristalización del hidrato. Hay una clara diferencia morfológica en la formación de conchas de hidratos forzados por hielo seco....

Describimos un método para formar hidrato de gas en gotas de agua sésil para estudiar los efectos de varios inhibidores, promotores y sustratos en la morfología del cristal de hidrato.

Cristalización del hidrato de metano en gotas de agua sésil

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa ...

Se puede probar el efecto de varios aditivos en la morfología del hidrato de gas y en la estabilidad de la temperatura de la presión. Pero el principal interés radica en averiguar cómo las biomoléculas pueden interactuar y afectar a los hidratos de gas in situ. La principal ventaja de este protocolo es que se puede formar de forma reproducible una cáscara de hidrato en una gota sésil de forma segura.Nivelar la etapa de gotas es un desafío y necesita práctica ya que la gota se desliza en una etapa desigual. Además, familiarícese con las conexiones Swagelok y la seguridad con respecto a los gases inflamables de alta presión. Comience conectando el regulador del cilindro de metano a la bomba con una tubería de cobre de una por cuatro pulgadas utilizando un nuevo juego de tuercas y virolas.Pegue una punta flexible de tubo intravenoso, corte un ángulo, hasta el final de la cánula para ayudar a dirigir la gota hacia la ventana de zafiro. Conecte una jeringa de un mililitro a la cánula y tire del volumen deseado de agua desionizada. Sin la válvula de aguja o la ventana de zafiro conectada, inserte el extremo de la cánula en la tabla superior y practique expulsar la gota al centro del escenario.Vuelva a colocar la ventana de zafiro y las arandelas con tornillos M8 y conecte la válvula de la celda de presión superior. Conecte la manguera trenzada de acero inoxidable de la bomba de presión a la celda de presión. Y verifique que todas las conexiones desde el cilindro de gas hasta la celda de presión estén apretadas.Abra la válvula de entrada de la celda de presión y configure la celda de presión en el acuario. A continuación, inserte un cable de fuente de luz de fibra óptica en el puerto de iluminación de la celda de presión. En un acuario lleno de una proporción de 50/50 de etanol y agua, agregue más etanol a medida que el nivel de la solución caiga en las siguientes semanas, hasta que esté nivelado con la parte superior de la celda de presión, justo debajo de la conexión de la fuente de luz.Ajuste el enfriador a la temperatura que alcanzará aproximadamente cero a tres grados centígrados dentro de la celda y comience a circular a través de las bobinas. Encienda el flujo de aire hacia la parte frontal del acuario para evitar la condensación en la superficie del acuario. Inicie un registro de temperatura en el software del registrador de datos.Establezca el intervalo de escaneo en 30 segundos y espere hasta que la temperatura dentro de la celda de presión sea estable a dos grados centígrados. Después de colocar la cámara, encienda la fuente de luz a aproximadamente el 80% y abra el software de la cámara. En Live View, enfoca la lente de la cámara en la cámara interna de la célula y ajusta la fuente de luz para obtener la mejor imagen.Inicie un nuevo registro de temperatura con un intervalo de escaneo de un segundo. Si está conectado, desconecte la válvula de la aguja de salida en el puerto superior de la celda de presión. Conecte una jeringa de un mililitro a la cánula y tire del volumen deseado de agua desionizada.Inserte la cánula a través de la placa superior hasta que la punta sea visible en el software de la cámara en el modo Live View. Expulse la gota de líquido de la jeringa sobre el termopar central. A continuación, vuelva a colocar la válvula de la aguja.Enfoca la cámara en la gota de la celda de presión. Comience las imágenes de lapso de tiempo cada 60 segundos. Abra el software del transductor de presión en la computadora portátil.Comience a recopilar datos en el gráfico y el registro de datos en el intervalo de escaneo de un segundo, y espere hasta que la temperatura de la gota sea estable entre cero y tres grados centígrados. Encienda la bomba y el controlador. Cierre la válvula de entrada de la bomba de presión.Abra la válvula de salida de la bomba y las válvulas de la celda de presión. Tarar la presión de la bomba presionando cero en el controlador de la bomba de presión. Seleccione Bomba A en el controlador de la bomba de presión para supervisar la presión.Asegúrese de que la bomba de presión esté vacía si un fluido diferente al gas metano estaba presente en la bomba. Haga esto estableciendo el flujo máximo y el flujo constante a 100 mililitros por minuto y presionando Ejecutar. Déjelo en funcionamiento hasta que la bomba esté vacía.Cierre la válvula de salida de la bomba y abra la válvula de entrada de la bomba. Abra el cilindro de gas y configure el regulador del cilindro de gas a 1.000 kilopascales. Presione Recarga en el controlador de la bomba de presión.Cuando la bomba esté llena y cerca de 1.000 kilopascales, cierre la válvula de entrada de la bomba y el cilindro de gas. Abra ligeramente la válvula de salida de la bomba a la celda. Monitoree la presión de la celda de presión en el software del transductor de presión, ya que puede disminuir debido a la temperatura relativamente más baja en la celda de presión.Establezca el flujo máximo a 10 mililitros por minuto, la presión máxima a 5,000 kilopascales y la presión constante a 1, 000 kilopascales en el controlador de la bomba de presión como se describe en el manuscrito de texto. Presione Ejecutar. Cuando se alcance 1.000 kilopascales, pulse Stop en el controlador de la bomba y cierre la válvula de salida de la bomba.Controle la presión en la celda de presión para asegurarse de que no haya fugas. Si la presión baja, use el detector de fugas de líquido para encontrar la fuga en las conexiones y apriete cuidadosamente los componentes con fugas. Si la celda es estable, abra la salida de la bomba y ajuste la presión constante gradualmente a 2, 000, 3, 000, 4, 000 y 5, 000 kilopascales, monitoreando la estabilidad de la celda presionando Stop después de cada configuración.Si la presión es estable, cierre la salida de la bomba y espere alrededor de 12 a 24 horas para que el gas penetre en la gota. Cambie el lapso de tiempo para tomar imágenes cada dos a cinco segundos. Agregue hielo seco a la parte superior de la célula hasta que la cáscara de hidrato se vea en lapso de tiempo.Si el hielo seco se desliza, coloque cinta adhesiva alrededor de la parte superior de la celda. Observe el progreso de la formación de hidrato de metano a través de fotos de lapso de tiempo durante dos a seis horas. Despresurice la celda a 2, 000 kilopascales abriendo la salida de la bomba y estableciendo la presión constante a 2, 000 kilopascales, observando cuándo se produce la fusión.Después de 30 minutos, vuelva a presurizar la celda de presión a 5, 000 kilopascales para observar el efecto de memoria. Tenga en cuenta cuando una cáscara de hidrato comienza a reformarse y deje que la cáscara se forme durante 30 minutos a dos horas. Despresurice la celda abriendo la salida de la bomba y ajuste la presión constante a 100 kilopascales.Si hay presión residual en la celda de presión, abra ligeramente la válvula superior de la celda de presión en 1/16 pulgadas. Guarde los datos de presión y temperatura como archivos CSV. Retire la gota retirando la válvula de la celda de presión superior y extrayendo la gota con la jeringa, la cánula o el tubo INTRAV.Siga las instrucciones en el manuscrito de texto si hay una preocupación por la contaminación entre los ensayos. Hay una clara diferencia morfológica en la formación de conchas de hidrato forzadas por hielo seco, donde la gota de agua pasó de una superficie reflectante lisa a una cáscara de hidrato opaca con una ligera superficie dendrítica. La adición de 100 microgramos por mililitro en las proteínas anticongelantes tipo uno alteró la morfología del hidrato al inducir bordes estriados a lo largo de la gota y protuberancias desde la parte superior de la gota.Después de que la cáscara de hidrato se desarrolló durante una hora, la célula se despresurizó a dos megapascales, lo que llevó a una caída de 2 a 5 grados Celsius en la temperatura cerca de la curva de estabilidad P / T. Debido a la disociación exotérmica de hidratos, la disociación de hidratos se confirmó mediante la fusión visual a través de imágenes de lapso de tiempo al comienzo de la disminución de la temperatura. Los controles negativos sin gotas y con una gota que no formó una cáscara hidratada no mostraron disminución de la temperatura durante la despresurización.Debido a que el vértice de cada grado de temperatura estaba por encima de la curva de estabilidad P/T previamente establecida, se calculó una curva de regresión basada en el ápice P/T de estos ensayos. Dos cosas son importantes a tener en cuenta al realizar este protocolo. Uno, verifique que todas las conexiones estén seguras antes de presurizar, y dos, practique la expulsión de la gota antes de conectar la ventana de zafiro.Siguiendo este protocolo, se puede calcular el consumo de gas, así como analizar las imágenes para calcular el espesor de la cáscara del hidrato, para determinar el volumen de hidrato formado.

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