郑如意 - 西安交通大学 - 前沿科学技术研究院

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西安交通大学前沿科学技术研究院

个人简介

Basic Information 郑如意特聘研究员，博士生导师西安交通大学青年拔尖人才计划B类团队信息 Contact Information 西安交通大学创新港校区中国西部科技创新港19号楼1046 Work Experience 2024.01至今西安交通大学前沿科学技术研究院特聘研究员 2023.01-2023.12 洛斯阿拉莫斯国家实验室能源与环境科学部博士后 2021.11-2022.12 康奈尔大学土木与环境工程系博士后 2021.01-2021.11 堪萨斯大学化工与石油工程系博士后 Educational Experience 2017-2020 堪萨斯大学化工与石油工程博士 2014-2017 中国石油大学（华东）油气田开发工程硕士 2010-2014 中国石油大学（华东）石油工程学士 We are hiring! 欢迎能源、材料等相关专业的硕士、博士研究生和博士后加盟！愿为你的学业及职业生涯助力。获奖 SPOT奖洛斯阿拉莫斯国家实验室 2023年博士生科研基金堪萨斯大学 2020年博士生优秀学术成果奖堪萨斯大学 2019年山东省优秀硕士学位论文山东省教育部 2018年

研究领域

能源开发与存储研究 1. 储层能源开发多尺度研究地下储层中能源的开发是一个涉及多种机理的多场耦合过程，以天然气水合物藏为例，涉及气体水合物分解、热传递以及流体流动等多个方面。储层开发的关键在于根据不同的储层条件选择适当的开发方式。因此，需要对不同地质条件及开发过程中的控制机理及表征特性有清晰的认知。课题组利用油藏数值模拟、实验、热力学建模和分子动力学模拟等方法，从多个尺度进行研究，包括气体水合物相态、分解前缘的移动规律、不同开发方式下的开采效率、不同储层条件及开发方式下的控制机理、控制机理的判定方法、基于相似理论对储层开发进行尺度升级等，为油气田和天然气水合物藏开发方案的可行性分析及优化提供了依据。以上研究成果发表在Applied Energy，Marine and Petroleum Geology，Journal of Molecular Liquids，Chemical Engineering Science，Fuel，Journal of Natural Gas Science and Engineering，Journal of Chemical Thermodynamics和Petroleum Science and Technology等SCI期刊。 2. 氢气存储氢气被视为一种高效绿色的能源存储介质，能够平衡能源供需之间的差异，推动可再生能源的更广泛利用。课题组致力于研究地质氢气存储和基于气体水合物的氢气存储技术。地质氢气存储：地下盐穴、废弃油气田等为氢气的大规模存储提供了天然的存储空间。然而，氢气分子具有尺寸小、流动性强等特性，在地质存储过程中存在泄漏的风险。此外，氢气与储层流体及矿物间的化学反应可能加剧泄漏风险，并降低氢气的纯度。针对以上问题，课题组利用分子动力学模拟和矿场数值模拟，系统研究氢气地质存储条件下气-液-固之间相互作用对氢气存储的效率和安全性的影响，研究成果发表于International Journal of Hydrogen Energy和Environmental Chemistry Letters等SCI期刊。基于气体水合物的氢气存储技术：与地质氢气存储相比，基于材料的氢气存储技术具有灵活的优势。气体水合物的晶格结构可以捕获氢气分子，使氢气以氢气水合物的形式稳定存在。基于水合物的储氢技术的应用只需水和少量的促进剂，并且水和促进剂可以循环使用，因此比其他氢气存储材料更具经济和环境方面的优势。纯氢气水合物的生成需要高压低温的严苛条件，添加促进剂可以大大缓解所需的生成条件，然而促进剂的加入会降低氢气的存储能力。针对以上问题，课题组利用PVT反应釜实验、热力学建模和分子动力学模拟，对不同促进剂对氢气水合物的存储性能进行系统研究。 3. 功能材料可再生能源和氢能经济的发展离不开铂、钯、镍、钴、铜、锰、铁等关键金属，这些金属广泛应用于催化和电池等材料，其高效的提取与分离是发展低碳经济的内在要求。因此，课题组以微米级二氧化硅颗粒为基质，将不同的官能团配体固定在二氧化硅颗粒表面，通过调节分离溶液的酸碱度等条件，利用固-液分离的优势，实现对不同金属离子的选择性提取，达到金属离子分离的目的。研究成果已申请国际发明专利1项。

近期论文

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1. Zheng, R., Mohammed, S., Jia, Y., Hazra, R., Gadikota, G. (2025). The effect of H2 occupancy modes in small and large cages of H2–tetrahydrofuran hydrates on the hydrates’ stability and H2 storage capacity. Physical Chemistry Chemical Physics, 27, 13, 6532-6545. 2. Lee, H., Zheng R., Huang L., Germann, T.C., Gross, M., Mehana M. (2025) Molecular insights into geochemical teactions of iron-bearing minerals: Implications for hydrogen geo-storage, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 13, 4548-4559. 3. Zheng, R., Germann, T.C., Gross, M., Mehana, M. (2024). Hydrogen diffusion in slit pores: Role of temperature, pressure, confinement, and roughness. Energy & Fuels, 21, 21642-21650. 4. Oliver M., Zheng R., Huang L. and Mehana M. (2024). Molecular insights into hydrogen diffusion in porous media: Implications for underground hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy, 65, 540-547. 5. Zheng, R., Germann, T.C., Gross, M., Mehana, M. (2024). Molecular insights into the impact of surface chemistry and pressure on quartz wettability: Resolving discrepancies for hydrogen geo-storage, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 12, 14, 5555–5563. 6. Zheng, R., Germann, T.C., Huang, L., Mehana, M. (2024). Driving mechanisms of quartz wettability alteration under in-situ h2 geo-storage conditions: Role of organic ligands and surface morphology. International Journal of Hydrogen Energy, 59, 1388-1398. 7. Yu, S., Zheng, R., Kang Q. Mehana M. (2024). Predicted tenfold increase of hydrogen solubility in water under pore confinement. Environmental Chemistry Letters, 1-7. 8. Zheng, R., Wang, Z., Li, X., Fan, Z., and Negahban, S. (2022). Structural and dynamic analyses of CH4- C2H6-CO2 hydrates using thermodynamic modeling and molecular dynamic simulation. Journal of Chemical Thermodynamics, 169, 106749. 9. Zheng, R., Li, X., and Negahban, S. (2022). Molecular-level insights into the structure stability of CH4- C2H6 hydrates. Chemical Engineering Science, 247, 117039. 10. Zheng, R., Li, X., and Negahban, S. (2022). Phase boundary of gas hydrates in single and mixed electrolyte solutions: Using a novel unified equation of state. Journal of Molecular Liquids, 345, 117825. 11. Zheng, R., Li, S., and Cui, G. (2021). Determining the controlling mechanisms of hydrate dissociation front using optimized characteristic time. Fuel, 298, 120805. 12. Li, S., Li, S., Zheng, R., Li, Q., and Pang, W (2021). Strategies for gas production from Class 2 hydrate accumulations by depressurization. Fuel, 286, 119380. 13. Zheng, R., Fan, Z., Li, X., and Negahban, S. (2021). Phase boundary of CH4, CO2, and binary CH4-CO2 hydrates formed in NaCl solutions. Journal of Chemical Thermodynamics, 154, 106333. 14. Zheng, R., Fan, Z., Li, X., and Negahban, S. (2020). Phase behavior of high-pressure CH4-CO2 gas hydrates in NaCl solutions. Fuel, 280, 118549. 15. Zheng, R., Li, S., Li, Q., and Li, X. (2018). Study on the relations between controlling mechanisms and dissociation front of gas hydrate reservoirs. Applied Energy, 215, 405-415. 16. Zheng, R., Li, S., and Li, X. (2018). Sensitivity analysis of hydrate dissociation front conditioned to depressurization and wellbore heating. Marine and Petroleum Geology, 91, 631-638. 17. Zheng, R., Li, S., Zhang, M., Hao, Y., and Hou, J. (2017). Arrangement of measurement points of hydrate experiment devices based on seepage field. Oil Drilling & Production Technology, 39(1), 107- 111. 18. Li, S., Wang, Z., Xu, X., Zheng, R., and Hou, J. (2017). Experimental study on dissociation of hydrate reservoirs with different saturations by hot brine injection. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 46, 555-562. 19. Li, S., Zheng, R., Xu, X., and Hou, J. (2016). Energy efficiency analysis of hydrate dissociation by thermal stimulation. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 30, 148-155. 20. Li, S., Zheng, R., Xu, X., and Hou, J. (2016). Natural gas hydrate dissociation by hot brine injection. Petroleum Science and Technology, 34(5), 422-428. 21. Li, S., Xu, X., and Zheng, R., Chen, Y., and Hou, J. (2015). Experimental investigation on dissociation driving force of methane hydrate in porous media. Fuel, 160, 117-122. 22. Li, S., Zheng, R., Xu, X., and Chen, Y. (2015). Dissociation of methane hydrate by hot brine. Petroleum Science and Technology, 33(6), 671-677. 23. Zheng, R., Li, S., Li, Q., and Hao, Y. (2015). Using similarity theory to design natural gas hydrate experimental model. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 22, 421-427.

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