随着全球能源需求的不断增长，油页岩作为一种潜在的能源资源，其开发和利用逐渐受到关注。油页岩中的主要有机成分——干酪根（Kerogen），在加热过程中分解生成页岩油和气体。然而，目前对于油页岩热解机制的理解仍存在许多未知。特别是在四川盆地，龙马溪型II类油页岩的热解过程及其微观化学机制尚未被充分研究。这不仅限制了油页岩的高效开发，也阻碍了相关技术的进步。因此，深入研究油页岩的热解机制，对于推动油页岩资源的有效利用具有重要意义。
鉴于此，中国科学院大学地球与行星科学学院闫全人教授带领团队成员，通过ReaxFF分子动力学模拟，探讨了四川盆地龙马溪型II类油页岩干酪根的热解机制。本研究首先确定了分子和物种数量的演变趋势，并分析了主要产物的分布情况。通过分析初始键断裂位点，提出了典型有机和无机气体生成的路径。结果显示，当温度超过2000 K时，分解和交联反应的竞争效应最终达到平衡状态。热解过程可以根据反应强度分为不同的阶段，首次竞争平衡大致对应于最佳油气生产域。干酪根的初始断裂位点主要位于脂肪链和支链的末端，以及功能团附近。特别值得注意的是，有机气体的生成通常发生在羰基功能团附近。NH3来源于吡咯，而H2S则来源于硫醚。
不同加热速率条件下，系统中分子总数（a）和物种总数（b）随温度的变化
本研究的创新点在于首次通过ReaxFF分子动力学模拟，深入揭示了四川盆地龙马溪型II类油页岩的热解机制。研究结果不仅为油页岩的高效开发和利用提供了微观化学机制的解释，还为相关技术的改进和优化提供了理论支持。此外，本研究还为其他类型油页岩的热解机制研究提供了新的思路和方法。通过深入理解油页岩的热解过程，可以有效提高油页岩资源的利用效率，推动能源领域的可持续发展。
研究成果发表于国际学术期刊Fuel （Jun Yang, Quanren Yan, Li Deng, Jin Wang, Shanlin Gao, Quanlin Hou, Haiquan Tang, Bo Song, Min Deng. The non-isothermal and isothermal pyrolysis mechanism of Longmaxi type II oil shale kerogen: A ReaxFF molecular dynamics study [J]. Fuel, 2025, 380:133169. DOI：10.1016/j.fuel.2024.133169）。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016236124023184?via%3Dihub#coi005
