本网讯(草原云·内蒙古新闻网记者 郝少英)记者11月9日从内蒙古自治区科技厅了解到,内蒙古高校科研团队近日在零碳制氢技术领域取得突破。
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的清洁可再生能源,在全球能源转型和应对气候变化中扮演着重要的角色,但“氢从哪里来”始终是产业绕不开的问题。“目前,化石原料经甲醇制氢气的成熟工艺是甲醇水蒸气重整,但该工艺反应产物成分复杂,分离提纯难度大、成本高,生产过程中还会带来新的碳排放问题。”内蒙古大学教授杨绪壮介绍,如何在产氢的同时少排碳、少副产、多产高值化学品,是该领域极具挑战性的问题。
从2023年开始,在内蒙古自治区自然科学基金重点项目支持下,杨绪壮团队针对光催化煤基甲醇制氢气副产甲酸甲酯催化剂的反应机理、反应热力学与反应动力学开展研究。经过持续攻关,团队明确了制备高性能光催化甲醇制氢催化剂的制备条件和工艺,实现在室温、常压和零碳排放条件下制氢,为甲醇绿色高值化利用提供了理论依据和技术支撑。
在此基础上,目前团队设计正交实验,采用内循环无梯度光催化反应器获得不同甲醇分压、光照强度和温度条件下的反应速率实验数据,确定待定动力学参数,建立反应动力学模型,得到光催化甲醇脱氢制氢气和甲酸甲酯的本征动力学方程,进一步验证了该本征动力学方程的可靠性。
“在室温常压下光催化甲醇制氢气并副产甲酸甲酯的绿色新工艺,可实现在零碳排放条件下制氢气,其副产物甲酸甲酯可制备60多种化工产品。”杨绪壮表示,这一工艺将制氢与高值化学品合成相结合,实现了“产氢不排碳、副产变高值”的双重目标。
依托重点项目,团队厘清了TiO2晶面、氧缺陷、钛缺陷、铜铂合金与载体TiO2之间的强弱相互作用在光催化甲醇制氢气副产甲酸甲酯反应中的作用原理,获得了高效光催化甲醇制氢CuPt/TiO2催化剂的一般规律,揭示了该类催化剂在光催化甲醇直接脱氢反应中的反应机理,丰富了光催化有机合成基本理论。制备出在环境温度下用于光催化甲醇制氢气副产甲酸甲酯反应的一系列高效催化剂,为制氢与脱碳耦合提供了一条新的高效绿色转化途径。





