本文853字,阅读约需2分钟 摘 要:氢燃料是一种清洁燃料,然而当前主流的制氢方法是“煤气化”,生产过程中仍会排放二氧化碳,本文中笔者开发出一种被命名为Ni#Y2O3的催化剂材料,能稳定地促进DRM反应,将为从“棕色氢”过渡到“蓝色氢”开辟道路。 关键字:氢燃料、催化剂材料、Ni#Y2O3、DRM反应、焦化、蓝色氢 氢(H2)燃料由于在使用时不会排放任何二氧化碳(CO2)而被称为“清洁(绿色)燃料”。然而,当前主流的制氢方法是“煤气化(2H2O + C=2H2 + CO2)”,其使煤碳在1000℃以上的高温蒸汽下汽化,并排放大量二氧化碳到大气中,由此制得的氢被称为“棕色氢”。为了解决该问题,需要开发一种材料技术,以将原本排放到大气中的二氧化碳作为资源再利用。 作为日本科学技术振兴机构(JST)CREST项目“有助于多种天然碳资源利用的创新催化剂和创造技术”的一部分,笔者(AIpatent认证专家库成员,欲知详情可联络support@aipatent.com)最近成功开发出了一种高性能的催化材料,其可促进“干重整(DRM ... CH4 + CO2 = 2H2 + 2CO)”反应,利用甲烷和二氧化碳生产合成气(氢气和一氧化碳(CO)的混合气体),用作化学产品和液体燃料的原料。由于DRM可以消耗二氧化碳来生产合成气,因此从二氧化碳循环利用的角度来看具有很大的优势,但另一方面,其副作用是会生成大量的碳固体(煤烟),并阻塞反应气的流动,发生“焦化”现象。 “焦化”现象发生的原因在于催化剂的结构。传统的DRM催化剂结构中,催化活性金属(Ni等)的超细颗粒分散并固定在氧化物表面上,当该催化剂暴露于反应气氛时,以金属超细颗粒为起点,会生成超细纤维状的碳固体,并推动超细颗粒从氧化物表面剥离。剥落的金属超细颗粒会四处延伸,碳固体则跟随其后不断地生长延长。 为解决这一问题,笔者等合成出由超细(不足10纳米)的纤维状镍和氧化钇组成的催化剂,并命名为 “Ni#Y2O3”。 在Ni#Y2O3中,由于Y2O3像根须一样缠绕在Ni上,避免了剥落或向四周延伸,从而即使在传统催化剂约20小时便失活的反应条件(500℃,催化剂空速(单位时间里通过单位催化剂的原料的量)为1000 h-1)下保持1300小时以上,也不会发生“焦化”,能稳定地促进DRM反应。 笔者已经证实“光催化剂DRM”在紫外光照射下会引起DRM,目前正在开发可在阳光照射下引起DRM(太阳能DRM)反应的Ni#Y2O3催化剂材料。若太阳能DRM得以实现,将为从“棕色氢”过渡到“蓝色氢”(生产过程中不会向环境释放CO2)开辟道路。 翻译:东雨琦 审校:李涵、贾陆叶 统稿:李淑珊 ●前日产工程师对设计的下一代电池的安全性和成本竞争力充满信心,明年开始量产 ●Ricoh携手BifrösTec共同开发搭载固态染料敏化太阳能电池的鼠标 ●使用镍的高性能氨合成催化剂的开发!不使用贵金属的新概念催化剂技术 |
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