Abstract In this study, the effect of Fe3O4 nanoparticles on the CO2 hydrate formation has been investigated at different concentrations (0.01 wt %, 0.07 wt % and 0.15 wt %), in the presence and absence of magnetic field. The experiments were carried out in a PVT cell at the temperatures of 274.15 K and 276.15 K and the initial pressures of 3, 3.5 and 4 MPa. The parameters studied in this work included the amounts of gas consumption, rate of hydrate formation, water to hydrate conversion and storage capacity. The results show that in the presence of magnetic field the effect of Fe3O4 nanoparticles on these parameters is intensified. However, the best conditions for the CO2 hydrate formation refer to 0.15 wt% concentration of Fe3O4 nanoparticles in the presence of magnetic field at temperature of 274.15 K and pressure of 4 MPa. At this condition, compared to the pure water, the consumed CO2, storage capacity and water to hydrate conversion are increased by 443.9%, 443.6% and 434.6% and the induction time is decreased by 96.6% %, respectively. Also, the impacts of magnetic poles' orientations on the gas hydrate formation were studied. Findings implied that if the opposite poles of the two magnets be directed towards each other, then more significant influence can be observed. Furthermore, the reusability of Fe3O4 nanoparticles has been investigated. The experimental results show that the effectiveness of reused nanoparticles on the CO2 hydrate formation is very similar to fresh nanoparticles.

中文翻译：

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Fe3O4纳米颗粒在磁场作用下对二氧化碳水合物生成影响的实验研究

摘要 在这项研究中，研究了不同浓度（0.01 重量％、0.07 重量％和 0.15 重量％）的 Fe3O4 纳米颗粒在磁场存在和不存在下对 CO2 水合物形成的影响。实验在 PVT 电池中进行，温度为 274.15 K 和 276.15 K，初始压力为 3、3.5 和 4 MPa。这项工作中研究的参数包括气体消耗量、水合物形成速率、水向水合物的转化率和储存能力。结果表明，在存在磁场的情况下，Fe3O4 纳米颗粒对这些参数的影响会加剧。然而，CO2 水合物形成的最佳条件是在 274.15 K 的温度和 4 MPa 的压力下，在磁场存在下，Fe3O4 纳米粒子的浓度为 0.15 wt%。在这种情况下，与纯水相比，消耗的CO2、储存量和水水合物转化率分别增加了443.9%、443.6%和434.6%，诱导时间分别减少了96.6%%。此外，还研究了磁极方向对天然气水合物形成的影响。研究结果表明，如果两个磁铁的相反极相互指向，则可以观察到更显着的影响。此外，还研究了 Fe3O4 纳米颗粒的可重复使用性。实验结果表明，重复使用的纳米粒子对 CO2 水合物形成的有效性与新鲜纳米粒子非常相似。此外，还研究了磁极方向对天然气水合物形成的影响。研究结果表明，如果两个磁铁的相反极相互指向，则可以观察到更显着的影响。此外，还研究了 Fe3O4 纳米颗粒的可重复使用性。实验结果表明，重复使用的纳米粒子对 CO2 水合物形成的有效性与新鲜纳米粒子非常相似。此外，还研究了磁极方向对天然气水合物形成的影响。研究结果表明，如果两个磁铁的相反极相互指向，则可以观察到更显着的影响。此外，还研究了 Fe3O4 纳米颗粒的可重复使用性。实验结果表明，重复使用的纳米粒子对 CO2 水合物形成的有效性与新鲜纳米粒子非常相似。