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新能源招商“甲烷變甲醇”有望實現室溫下工業化生產 或從根本上改變天然氣使用方式

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新能源招商“甲烷變甲醇”有望實現室溫下工業化生產 或從根本上改變天然氣使用方式

發布日期:2021-12-10 作者: 點擊:

大學的一個研究團隊在Z新一期的《科學》雜志上深入闡述了一種催化劑的分子機制,利用這種機制有望開發出經濟的工業方法,在室溫下將甲烷轉化為甲醇,這或能從根本上改變世界使用天然氣的方式。

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 醇基生物燃料可以驅動新一代清潔燃料電池,甲烷是天然氣的主要成分。若能將甲烷以一種經濟的方式轉化為甲醇,將比天然氣和純氫更容易儲存和運輸,也將大大減少甲烷的排放量,帶來顯著的環境效益。

  新研究的轉化過程中,研究人員使用了名為“鐵沸石”的晶體。20世紀90年代,俄羅斯科學家用鐵制的合成沸石進行了一系列實驗。他們發現,室溫下,暴露于甲烷氣體中的多孔沸石可迅速產生甲醇,無須額外的熱量或能量。相比之下,傳統工藝中用甲烷制取甲醇需要1000℃高溫和極高的壓力。

  然而,“要在實際操作中實現這一化學目標是極具挑戰性的,因為甲烷在化學上是頑固的惰性物質。”斯坦福大學博士本杰明·斯奈德說。

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  此外,由于大多數鐵沸石很快就會失活,無法處理更多的甲烷,因此轉化過程會逐漸停止。在新研究中,為了提高鐵沸石的性能,研究人員利用先進的光譜學來探索Z佳的沸石物理結構。

  研究人員選擇了兩種鐵沸石,研究了鐵周圍晶格的物理結構。他們發現,晶體結構中孔洞的大小不同,反應性會有很大的不同。該團隊將沸石晶體鎖定在一個受約束的幾何形狀中,稱之為“籠子效應”。利用這種“籠子效應”,找到大小合適的孔洞,能夠重復激活40%的失活位點,從而實現催化循環。這是向工業化催化過程邁進的重大概念進步。

  研究人員表示:“催化循環,即讓活性位點持續重新激活的這一過程,有朝一日可能讓我們從甲烷中持續、經濟地生產甲醇的目標得以實現。新能源招商

  這一基礎性進展有助于闡明鐵沸石在室溫下生產甲醇的過程,但在這種過程實現工業化之前,還有很多工作要做。

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總編輯圈點

  有一類天然硅鋁酸鹽礦石在灼燒時會產生沸騰現象,于是它被命名為“沸石”。鐵沸石是用鐵制成的合成沸石,在甲烷到甲醇的轉化中,扮演催化劑角色。科研人員此前就已經發現,在鐵沸石的幫助下,甲烷能夠方便快捷變身甲醇。但是,鐵沸石很容易“失活”,相當于是一次性產品。這次,科研人員主要解決的就是這一難題。他們利用籠子效應,讓失活點能重新被激活,讓催化過程可以繼續進行。不過,現在發表的依然是個實驗室成果,要大規模應用還任重而道遠。豐泰能源


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