甲烷（CH₄）是一种无色无味的气体，在地球大气中的含量约为0.75%。它是天然气和沼气的主要成分，也是许多生物体（如细菌、植物和动物）代谢过程中的重要能量来源。甲烷不仅是一种重要的化石燃料，还因其独特的物理和化学特性而备受关注。
物理特性：
1. 密度：甲烷的密度大约是空气的1.5倍，这使得它在空气中的溶解度较低，但比水高得多，因此可以在水中形成气泡。
2. 沸点：甲烷的沸点为-161.5C（-249.5F），这意味着它需要在更低的温度下才能蒸发。
3. 燃烧热：甲烷的燃烧热约为89.6 kJ/mol，这表示每摩尔甲烷完全燃烧时释放的能量。
化学特性：
1. 反应性：甲烷是一种非常活泼的有机化合物，能够与多种元素直接反应生成各种有机化合物。例如，它可以与氧气反应生成二氧化碳（CO₂）和水（H₂O），也可以与反应生成氯化氢（HCl）和氯甲烷（CH₃Cl）。
2. 稳定性：虽然甲烷本身很稳定，但在高温或催化剂存在的情况下，它可以分解成更简单的分子，如一氧化碳（CO）、氢气（H₂）和甲烷。
3. 环境影响：甲烷是一种强效温室气体，其全球变暖潜能（GWP）是二氧化碳的约25倍。甲烷的泄漏可能导致严重的甲烷。
清洁能源应用：
由于甲烷的这些特性，它成为了一种重要的能源载体。在可再生能源领域，甲烷可以通过生物质转化、电解水制氢等过程被转化为其他形式的能量。例如，通过厌氧消化技术，可以将农业废物中的有机物转化为甲烷，然后通过管道输送到发电厂进行燃烧发电。
甲烷作为一种清洁能源，其独特的物理和化学特性使其在能源转换和利用方面具有重要价值。随着对环境保护意识的提高，减少甲烷排放成为全球减排努力的重要组成部分。
