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利用水和CO2直接生產(chǎn)甲烷新工藝

太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的熱化學(xué)循環(huán)(STCs)為在富能量分子的化學(xué)鍵中儲(chǔ)存太陽(yáng)能提供了一種直接的方法。通過利用一種氧化還原物質(zhì)(如二氧化鈰)作為反應(yīng)介質(zhì)，熱化學(xué)循環(huán)過程可從水和CO2中產(chǎn)生H2和CO，即合成氣，然后合成氣可通過費(fèi)-托合成過程改質(zhì)為烴類。

瑞士保羅謝爾研究所(PSI)已經(jīng)驗(yàn)證，通過將一個(gè)催化過程組合到熱化學(xué)循環(huán)工藝中，可以直接從水和CO2生產(chǎn)烴類，尤其是甲烷。相關(guān)論文已發(fā)表在《RSC 能源和環(huán)境科學(xué)》雜志上。

目前，大多數(shù)的研究工作都集中在設(shè)計(jì)用于熱化學(xué)循環(huán)的氧化還原材料，以致力于提高合成氣產(chǎn)量。一個(gè)非常有吸引力的途徑是利用水和CO2，通過切實(shí)的熱化學(xué)循環(huán)工藝直接生產(chǎn)烴類。這個(gè)新概念如果可以做到對(duì)烴類的高選擇性，本質(zhì)上就可繞過第二轉(zhuǎn)化階段，如甲烷化或費(fèi)-托過程。這可能會(huì)使太陽(yáng)能燃料生產(chǎn)鏈變得更為經(jīng)濟(jì)。此外，再也不需要存儲(chǔ)和運(yùn)輸合成氣。

這項(xiàng)研究表明，在熱化學(xué)循環(huán)中直接進(jìn)行甲烷生產(chǎn)是可能的。該催化劑的主要作用是推動(dòng)烴類分子的形成。這些烴類燃料可以從水和CO2中分離生成的合成氣直接轉(zhuǎn)化而成，或直接利用水和CO2轉(zhuǎn)化而成，而無(wú)需中間形成合成氣或兩者的結(jié)合。在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)采用了鎳摻雜的二氧化鈰和銠摻雜的二氧化鈰。這兩種材料均在600 ℃下用氫還原后，在500 ℃下用水和CO2再氧化時(shí)表現(xiàn)出合成甲烷的高活性。

[中國(guó)石化有機(jī)原料科技情報(bào)中心站供稿]