氢能由于绿色环保、资源丰富等优点获得人们关注。作为氢气从生产到利用过程中的桥梁,储运环节是高效利用氢能的关键。水合物储氢技术具有成本低、易释氢、安全性高的优点。氢气水合物虽然储氢量可观,但是相平衡条件苛刻;此外,氢气分子尺寸小,易从水合物笼中逃逸。如何在温和条件下提高其稳定性成为氢气水合物保存的难题。本文利用分子动力学模拟考察了冰Ih、sⅠ型甲烷水合物、sⅡ型水合物包覆下氢气水合物的稳定性,通过氢气水合物的结构变化及氢气分子在水合物内的稳定性评价包覆层对氢气水合物稳定性的影响,为水合物技术的应用提供一定的数据和理论指导。首先,论文在260 K、10 MPa条件下考察了氢气水合物的稳定性,结果显示氢气水合物在200 ns内完全分解。而在相同条件下利用冰Ih包覆氢气水合物时,氢气笼占据率低的水合物能够过热保存。这是因为冰层对氢气分子具有传质阻碍作用,氢气分子稳定在水合物中,进而稳定了水合物笼结构。在该条件下冰与氢气水合物的结构会相互转变,转变趋势受到氢气笼占据率的影响。其次,本文研究了sⅠ型甲烷水合物包覆对氢气水合物稳定性的影响,并探究sⅠ型甲烷水合物的包覆稳定机理。5126~3界面连接笼消除了sⅠ型甲烷水合物-氢气水合物界面处的缺陷。因此,氢气水合物在sⅠ型甲烷水合物的包覆下,分解机制由“异相分解机制”转变为“类均相分解机制”,结构稳定性明显提高。sⅠ型甲烷水合物-氢气水合物界面明显阻碍氢气分子向气相的运动,在所有界面迁移途径中,氢气分子更倾向通过六元环从5126~3界面连接笼向sⅠ型甲烷水合物的5126~2笼迁移。最后,本文研究了sⅡ型环戊烷水合物、sⅡ型丙烷水合物包覆对氢气水合物稳定性的影响,进而探究包覆稳定机理。sⅡ型水合物包覆下,氢气水合物的分解机制由“异相分解机制”转变为“均相分解机制”,需要过热分解。sⅡ型水合物-氢气水合物界面明显阻碍氢气分子向气相的运动,在所有界面迁移途径中,氢气分子更倾向通过六元环从氢气水合物的5126~4笼进入到sⅡ型水合物层的5126~4笼。sⅡ型水合物5126~4笼容纳不同客体分子时,氢气迁移受到的阻力不同,导致氢气分子在水合物内的稳定性存在差异。sⅠ型水合物、sⅡ型水合物包覆稳定氢气水合物的效果优于冰Ih的包覆稳定效果。