甲烷/二氧化碳共转化技术获突破

  实现CH4高选择性氧化和CO2还原再生稳定循环

  中化新网讯 近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所热化学转化研究组的研究人员在甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)化学链共转化技术方面的研究取得突破。他们开发了新型载氧体,实现了甲烷高选择性氧化和二氧化碳还原再生的稳定循环。

  研究人员首先从热力学上预测了V2O3作为钒的一种中间态氧化物具有极高的合成气选择性和转化能力。其选择性大于99.7%,且以甲烷转化能力为计算标准,已报道的铁基材料为100~200mg/g,该体系可达420mg/g以上。随后他们通过预还原反应由5价态获得该中间价态的稳定存在。

  在初步实验基础上,研究人员进一步优化该体系的动力学反应性能和氧化还原稳定性,先后制备了纳米花球层状Si-V复合氧化物和Pt催化的Si-V复合氧化物,最终将甲烷单程转化率提高到80%以上,合成气选择性大于99.5%,载氧体还原度90%以上,并实现了甲烷高选择性氧化和二氧化碳还原再生的稳定循环。

  据研究人员介绍,甲烷、二氧化碳化学链共转化技术的研究对于可燃冰、页岩气的化学利用、温室气体的减排具有重要意义。据测算,储存在可燃冰中的碳(主要是甲烷)相当于当前已探明的所有化石燃料中碳含量总和的2倍;此外,二氧化碳是大气中最主要的温室气体,因此,甲烷和二氧化碳的高效能源化利用受到广泛关注,而传统的干重整反应存在催化剂易积碳、不可避免的逆水煤气变换副反应等问题。

  基于可逆载氧体的化学链干重整技术将传统干重整反应分解为甲烷部分氧化和二氧化碳还原两步反应,可最大限度地规避逆水煤气变换反应,提高反应的碳、氢原子经济性,并且对积碳有较高的耐受性。


关键字:甲烷 二氧化碳
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