甲烷变甲醇 室温就行?新工艺或彻底改变天然气制造弊端
原创
2021-07-21 15:37 星期三
财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,据报道,科学家们已经找到了一种在室温下将甲烷转化为甲醇的方法。该技术使用一种普通的晶体作为催化剂,通过将其转化为有用的液体燃料,可以最终减少泄漏到大气中的甲烷。

作为一种温室气体,甲烷的威力是二氧化碳的34倍,而且它在大气中的含量正在迅速上升。其中最大的来源之一是天然气在提取、加工、储存或运输过程中泄漏造成的“暂时性”排放,大约占全球温室气体排放量的3.9%。

一种可能的替代方法是将气态甲烷转化为液态甲醇,以减少这些易挥发的排放,并使储存和运输更容易。甲醇本身可以用作燃料,也可以用来制造油漆和塑料等材料。问题是,将甲烷转化为甲醇通常也是一个能源密集型的过程,需要极高的压力和温度。

现在,斯坦福大学(Stanford)和鲁汶大学(University of Leuven)的研究人员开发了一种可以在室温下进行转换的过程,而不需要任何额外的热量或能量。

据悉,其中的关键是一种叫做铁沸石的常见晶体,它是甲烷制甲醇催化剂的候选材料,如果不是那么低效,就很有前途,通常在一个反应循环后就会失活。这就是这个团队现在解决的问题。

通过进一步的观察,研究人员发现,孔隙大小对活性铁沸石的性质和保持活性的时间有很大的影响。铁沸石是由铝、硅、氧和铁组成的多孔矿物,当甲烷被注入这些晶体时,铁会剥离一个氢原子。剩下的甲基可以结合形成甲醇,但令人沮丧的是,松散的甲基也会漂走,使其他催化剂分子失去活性。

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研究小组发现,更小的孔径可以减缓甲基的逃逸,这意味着更多的甲基可以转化为甲醇。更好的是,它实际上可以再生进行化学反应的活性部位,使它们得以重复利用。在测试中,研究人员一次又一次成功地激活了40%的活性部位。

当然,只有40%意味着催化剂产生的回报仍在递减,但这是朝着提高过程效率迈出的一步。提高这一比例是未来工作的关键目标,同时也要调整它,使其与周围空气作为氧气源一起工作。与此同时,其他室温催化剂也在研究中。

该研究的合著者Benjamin Snyder表示:“催化循环可能有一天会导致从天然气中持续、经济地生产甲醇。”这项研究成果已发表在知名科学期刊《科学》(Science)杂志上。

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