天然气水合物储量丰富,是一种重要的潜在后继新能源。依此,本文采用分子模拟的方法,对CO2置换甲烷水合物的过程及置换产物的稳定性进行研究,并进一步对水合物法储氢中氢气分解过程及其稳定性进行研究。主要研究工作及成果如下：　　 ⑴通过量子化学和分子动力学模拟,计算CH4和CO2分子在SI型水合物晶穴中的稳定化能,并比较SI型甲烷水合物、二氧化碳水合物及不同占据方式的甲烷.二氧化碳混合气体水合物的稳定性,发现CH4分子适合存在于512晶穴,CO2分子适合存在于51262晶穴,甲烷-二氧化碳混合气体水合物(CH4占据水合物512晶穴,CO2占据水合物51262晶穴)的稳定性最好。从稳定性的观点可以看出,所得到的置换产物更可能为CH4分子占据512晶穴、CO2分子占据51262晶穴的甲烷.二氧化碳混合气体水合物。　　 ⑵通过分子动力学模拟从微观分子水平模拟C02置换甲烷水合物的过程发现,H2O分子氢键网络结构的破坏导致甲烷水合物的分解,并且氢键网络结构的破坏由水合物外层向内层逐渐推进,当甲烷水合物的氢键网络结构被完全破坏后,CH4分子在水中聚集,形成H2O分子状态介于水合物和液态水之间的“中间相”,置换过程在中间相完成。在甲烷.二氧化碳混合气体水合物形成初期,气体分子周围的H2O分子聚集并形成水合物的氢键网络结构,气体分子与H2O分子形成的晶穴逐渐减小,H2O分子扩散逐渐减弱,形成水合物的晶核。相对于CO2分子,CH4分子在水合物形成初期更易生成水合物。　　 ⑶模拟了氢气水合物的分解过程,并比较氢气水合物与氢气-四氢呋喃双分子水合物的稳定性。研究发现,H2分子的扩散是影响氧气水合物稳定性的重要的因素。由于H2分了的扩散运动使水合物品格的稳定性下降,促使晶胞尺寸的进一步增大和水合物的分解。由于四氢呋喃分子不能出现在晶穴间的扩散运动,降低了H2分子在晶穴问扩散运动的概率,从而增强了水合物的稳定性。