无需CO2捕集、分离过程的预处理直接合成甲烷
研究人员：KURAMOTO Koji，组长；KOUSAKA Fumihiko，研究员；LIU Yanyong，高级研究员；能源过程研究所能源转换过程研究组
要点
日本国立先进工业科学技术研究院（AIST）的研究人员与代尔夫特理工大学合作开发了一种利用低浓度二氧化碳生产高浓度甲烷的方法。不论是稀释过的大气中的二氧化碳，还是源自发电厂的二氧化碳，这些浓度范围的二氧化碳都可以作为进料。这种方法不需要在转化过程之前进行二氧化碳的捕集和分离过程。
使用双功能催化剂稀释二氧化碳转化为甲烷的过程的示意图
背景
为了实现碳中和，必须开发技术来捕集发电厂和其他工业部门排放且已经释放到大气中的二氧化碳，并将其转化为碳氢燃料和有价值的化学品。然而，二氧化碳通常被氮气和氧气等气体（大气中约有400 ppm）稀释到百分之几至百分之几十的浓度。因此，通常需要在二氧化碳转化之前进行能源密集型和成本昂贵的二氧化碳净化过程。
新的研究成果
研究人员开发了双功能催化剂，具有吸收二氧化碳和将所吸收的二氧化碳与氢气反应转化为甲烷的两种功能。此外，他们还开发了用于稀释二氧化碳的二氧化碳直接捕集、转化技术，这种技术可消耗更少的能量并且不需要二氧化碳捕集和分离预处理过程。这种技术能够从比大气二氧化碳浓度低的100 ppm二氧化碳中直接制备浓度高达1,000 倍或更高的甲烷。
由于大气中含有大约20%的氧气，因此研究人员怀疑催化剂的氧化是过去甲烷产出率较低的原因。研究人员进行了一些实验以研究在二氧化碳的捕集过程中有氧和无氧时催化剂性能的退化反应。结果，虽然观察到一些性能退化，但发现即使在含氧大气中也可以利用这项技术捕获二氧化碳并高效地转化为甲烷。
未来的研究计划
未来，研究人员将开发具有高二氧化碳捕集能力和每单位催化剂重量的高甲烷产量的双功能催化剂，并开发适合实际应用的高效方法。
——编译: 曹歆
小编叨叨
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