黨的二十大報(bào)告指出，要積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革。北京大學(xué)深入貫徹新發(fā)展理念，于2022年設(shè)立北京大學(xué)必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學(xué)者獎(jiǎng)學(xué)金。該獎(jiǎng)項(xiàng)由澳大利亞必和必拓公司（BHP）捐資，旨在資助北京大學(xué)科研能力突出、研究工作富有創(chuàng)新性的優(yōu)秀博士研究生從事碳與氣候相關(guān)研究。希望此項(xiàng)榮譽(yù)能夠激勵(lì)北大學(xué)子肩負(fù)起應(yīng)對(duì)全球氣候變化的使命，積極探索未知世界，開(kāi)展高水平學(xué)術(shù)研究，在“碳與氣候”相關(guān)領(lǐng)域發(fā)出青年聲音，產(chǎn)出創(chuàng)新成果，為建成人與自然和諧共生的現(xiàn)代化作出突破性貢獻(xiàn)。

王傳璽，北京大學(xué)工學(xué)院能源與資源工程專(zhuān)業(yè)2020級(jí)博士研究生，師從徐克特聘研究員，研究方向?yàn)槎嗫捉橘|(zhì)中分散相流體的熱力學(xué)與水力學(xué)穩(wěn)定性。博士期間獲得國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金、北京大學(xué)三好學(xué)生標(biāo)兵等榮譽(yù)，是2023年北京大學(xué)必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學(xué)者獎(jiǎng)學(xué)金獲得者。

我于2020年本科畢業(yè)于北京大學(xué)工學(xué)院能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)，目前為北京大學(xué)工學(xué)院力學(xué)（能源與資源工程）專(zhuān)業(yè)2020級(jí)直博生，師從徐克特聘研究員，正在進(jìn)行的研究課題是探究二氧化碳地質(zhì)封存中毛細(xì)封存的穩(wěn)定性。

作為課題組的第一個(gè)學(xué)生，我剛?cè)虢M時(shí)，研究中碰到難題無(wú)法向師兄師姐請(qǐng)教，總是自己閉門(mén)造車(chē)，吃了不少苦頭。好在徐老師及時(shí)糾正引導(dǎo)，每周都和我開(kāi)小組會(huì)，時(shí)刻關(guān)心我的研究進(jìn)度，隨時(shí)與我溝通學(xué)習(xí)中的問(wèn)題；此外，當(dāng)時(shí)我對(duì)表界面現(xiàn)象可謂一竅不通，徐老師便給我推薦了《Capillarity and Wetting Phenomena》一書(shū)，雖然當(dāng)時(shí)讀來(lái)感覺(jué)晦澀難懂，但我還是通過(guò)查閱資料等方式堅(jiān)持看完，并定期和老師討論，書(shū)中的知識(shí)和相關(guān)文獻(xiàn)資料加深了我對(duì)表界面現(xiàn)象、滲流物理等問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，為我開(kāi)展后續(xù)研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二氧化碳地質(zhì)封存中的毛細(xì)封存

二氧化碳是最主要的溫室氣體。隨著二氧化碳排放量與大氣含量的逐年增高，溫室效應(yīng)愈加明顯。從上世紀(jì)開(kāi)始，人們就開(kāi)始研究如何降低大氣中的二氧化碳含量，從而減緩溫室效應(yīng)。許多國(guó)家確立了凈零排放目標(biāo)，我國(guó)也確立了碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。二氧化碳地質(zhì)封存是將二氧化碳以某種方式埋入地下巖石多孔介質(zhì)中儲(chǔ)存起來(lái)的一種技術(shù)，它被認(rèn)為是降溫減排的重要方式之一。目前主要有四種二氧化碳地質(zhì)封存機(jī)制，包括結(jié)構(gòu)封存、毛細(xì)封存、溶解封存和礦化封存。其中，毛細(xì)封存被認(rèn)為是在百年到萬(wàn)年尺度下最有效、最穩(wěn)定的封存機(jī)制。這是因?yàn)槊?xì)管壓鎖住了氣泡的向上流動(dòng)，從而能夠使封存在水力學(xué)上保持穩(wěn)定。此前有大量工作聚焦于提高毛細(xì)封存的比例。在短時(shí)間內(nèi)，水力學(xué)作用主導(dǎo)，二氧化碳?xì)馀莘€(wěn)定存在；但在長(zhǎng)時(shí)間尺度下，毛細(xì)封存中的這些表面自由能極大的氣泡群，在熱力學(xué)上是否真正穩(wěn)定呢？這便是我希望研究的問(wèn)題。

研究思路

為了探究以上所說(shuō)的穩(wěn)定性問(wèn)題，我對(duì)理想多孔介質(zhì)中的氣泡進(jìn)行了概念建模。模型充分考慮了多孔介質(zhì)對(duì)氣泡形態(tài)的擠壓和改造，遍歷了所有可能存在的狀態(tài)。基于該模型，我發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)中氣泡的比表面積與體積相關(guān)性極弱，在一個(gè)很窄的區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)。這和開(kāi)放空間中的球形氣泡具有根本區(qū)別。這種近似恒定的比表面積導(dǎo)致表面自由能和體積具有近似線性的關(guān)聯(lián)。因此，多孔介質(zhì)中多個(gè)氣泡的合并無(wú)法為體系帶來(lái)能量降低的收益，氣泡群的粗化無(wú)法自發(fā)發(fā)生。最終，該部分研究成功論證了二維均質(zhì)多孔介質(zhì)中氣泡群的熱力學(xué)穩(wěn)定性。目前，我正在考慮外場(chǎng)、潤(rùn)濕性、非均質(zhì)性等因素對(duì)結(jié)論的影響。本研究為進(jìn)一步研究多孔介質(zhì)中分散相流體提供了一個(gè)新視角，為二氧化碳地質(zhì)封存等科學(xué)與工程問(wèn)題提供了重要的理論基礎(chǔ)，并為凈零碳排放目標(biāo)的達(dá)成提供參考。

北京大學(xué)必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學(xué)者獎(jiǎng)學(xué)金對(duì)于我來(lái)說(shuō)，不僅是一項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金，更是一種強(qiáng)大的激勵(lì)力量。它將為我提供研究所需的資源和支持，激勵(lì)我在學(xué)術(shù)道路上更上一層樓。“凡是過(guò)往，皆為序章”，我將珍惜這份榮譽(yù)，以更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度繼續(xù)我的研究工作，不斷進(jìn)取、追求卓越，為碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)自己的一份力量。