北海道大學催化研究所的一個研究小組開發了一種新型催化劑,可在250°C的溫度下將甲烷轉化為氫氣和一氧化碳,比傳統方法低650°C以上。
甲烷是天然氣的主要成分,被稱為清潔能源,因為它燃燒時產生的二氧化碳量約為石油的一半。此外,近年來,非常規天然氣頁岩氣的開採已成為可能,甲烷作為資源的利用也引起了人們的關注。
為了用甲烷製造液體燃料和化學產品,必須首先將其轉化為氫氣和一氧化碳。然而,在目前的工業過程中,這種轉化通常需要在900℃或更高的高溫下與水蒸氣發生反應。
在這項研究中,我們通過使用空氣中的氧氣與甲烷(而不是水蒸氣)反應的方法並使用新開發的催化劑,成功地在 650°C 下轉化了甲烷。這種新型催化劑由一種稱為沸石的矽和鋁晶體氧化物組成,具有細孔,主要活性成分鈷納米顆粒分散在鈷顆粒的表面。鈷的儲量相對豐富且價格低廉,但具有易氧化的缺點。結果,銠使鈷保持在活性金屬狀態,實現了穩定地表現出高活性的催化劑。
未來,基於這種催化劑設計,預計將開發出更有效利用甲烷的工藝,並在天然氣的利用方面取得進展。