一步到位 甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇有了新途徑
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】天然氣是一種重要的能源，被廣泛應(yīng)用于家庭用燃?xì)狻⒐I(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電、交通等領(lǐng)域。由于其主要成分是甲烷，燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳比煤和石油要少，并且加工的過程也更加綠色，因此被認(rèn)為是一種相對清潔的能源。高熱值和燃燒效率更使其在能源供應(yīng)中占據(jù)了重要的位置。
然而天然氣的開發(fā)與運(yùn)用卻同樣存在一些難題。由于全球天然氣資源分布不均衡，部分國家和地區(qū)資源嚴(yán)重匱乏，同時許多情況下，開采的地點(diǎn)和實際有使用需求的地點(diǎn)相隔甚遠(yuǎn)，因此天然氣的使用依賴穩(wěn)定的開采與運(yùn)輸技術(shù)進(jìn)行支撐。
而液化天然氣的運(yùn)輸依賴昂貴的低溫儲存和運(yùn)輸設(shè)施，同時儲存設(shè)備維持低溫環(huán)境會帶來一定的能量損失，因此實際運(yùn)輸?shù)臅r候很少會考慮直接運(yùn)輸天然氣，而是選擇將其先轉(zhuǎn)化為甲醇再進(jìn)行運(yùn)輸。甲醇在常溫常壓下即可保持液態(tài)，且不易燃燒，運(yùn)輸方式更加靈活也更加安全。但是采用甲烷運(yùn)輸同樣存在一個問題——轉(zhuǎn)化工藝。
天然氣轉(zhuǎn)化為甲醇是一個相對復(fù)雜的過程，涉及到三個獨(dú)立的反應(yīng)，并且過程需要精確控制反應(yīng)條件，包括溫度、壓力和催化劑的選擇。這個問題在偏遠(yuǎn)地區(qū)天然氣的開采運(yùn)輸以及存儲凸顯的尤為明顯。
就在最近，一種新型高選擇性催化劑地出現(xiàn)或許能夠解決這一問題。
據(jù)悉，美國能源部布魯克海文國家實驗室及其合作機(jī)構(gòu)組成地科研團(tuán)隊設(shè)計出了一種催化劑，可以幫助甲烷在低于泡茶所需的溫度下轉(zhuǎn)化為甲醇，并且整個過程中不產(chǎn)生其他副產(chǎn)品。
而讓新催化劑“與眾不同”的關(guān)鍵，在于其中多了一種成分——“界面”碳。據(jù)介紹，催化劑的鈀和二氧化鈰之間多了一層薄薄的碳，而這層碳能夠直接影響到催化劑的效果。
研究人員發(fā)現(xiàn)，甲烷在由鈀、氧化鈰和碳組成的三組分催化劑作用下，利用復(fù)雜的三相液固氣微環(huán)境，可以直接生產(chǎn)甲醇，并且相較于傳統(tǒng)手段，這種方法的成本更低，也不存在產(chǎn)生副產(chǎn)品的風(fēng)險。
更重要的一點(diǎn)是，該成果為催化劑的創(chuàng)新提供了新思路，對于未來相關(guān)研究有積極的促進(jìn)作用。此外，高效、純凈地完成甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇的技術(shù)，也為資源利用、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、化工原料多樣化、經(jīng)濟(jì)效益提升以及環(huán)境保護(hù)等方面提供了支持，對于實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。
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