斯坦福大学,SLAC国家加速器实验室和丹麦技术大学的研究人员已经开发出了一种相对低成本的将二氧化碳转化为甲醇的方法。
甲醇主要用于多种用途,主要是用作燃料,生产许多重要的粘合剂和溶剂以及生产塑料。某些领域的研究人员建议,尽管甲醇具有腐蚀性,但可以将其用作汽油的替代品(至少部分替代),而对车辆设计的调整很少。
新的低成本转化方法完全取决于发现一种新的镍镓催化剂,该催化剂可以将氢和二氧化碳转化为甲醇,副产物比常规催化剂少。
SLAC研究人员主要作者Felix Studt说:“甲醇是在巨大的工厂中使用天然气中的氢气,二氧化碳和一氧化碳在非常高的压力下加工的”。“我们正在寻找能够在低压条件下从清洁来源制造甲醇同时生成少量一氧化碳的材料。”
最终,根据Studt所说,目标是在保持“无污染和碳中和”的同时,将其规模扩大到工业水平。
斯坦福大学化学工程学教授詹斯·诺斯科夫(JensNørskov)解释说:“想象一下,您是否可以使用可再生资源制得的氢气来合成甲醇,例如被阳光分解的水以及从发电厂和其他工业烟囱中捕集的二氧化碳。”“最终,我们还希望生产高级醇,例如乙醇和丙醇,与甲醇不同,如今它们可以直接添加到汽油中。”
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全世界每年生产约6500万吨甲醇,用于制造油漆,聚合物,胶水和其他产品。在典型的甲醇工厂中,天然气和水被转化为合成气(“合成气”),该合成气由一氧化碳,二氧化碳和氢气组成。然后使用由铜,锌和铝制成的催化剂在高压过程中将合成气转化为甲醇。
一旦Studt和他的同事在分子水平上了解了甲醇的合成,他们便开始寻找一种新的能够在低压下仅使用氢气和二氧化碳合成甲醇的新型催化剂。Studt没有在实验室中测试多种化合物,而是在他和合著者SLAC开发的庞大计算机数据库中搜索了有希望的催化剂。将铜锌铝催化剂与数据库中的数千种其他材料进行比较,最有希望的候选对象是鲜为人知的化合物,称为镍镓。
“一旦我们从计算机中获得了化合物的名称,仍然需要进行测试,”Nørskov凝视着。“我们不在这里进行实验室实验,因此我们必须有一个好的实验伙伴。”
丹麦技术大学的研究小组就是在那里来的-合成和测试镍镓催化剂。这些测试证实了预期的结果:“在高温下,镍镓比常规的铜锌铝催化剂产生更多的甲醇,而一氧化碳副产物的产生少得多。”
乔肯道夫说:“您想制造甲醇,而不是一氧化碳。”“您还希望催化剂稳定且不会分解。实验室测试表明,镍镓实际上是一种非常稳定的固体。”
研究人员现在正在努力调整他们的新催化剂。
新发现刚刚发表在《自然化学》杂志上。