新方法在室温下将天然气中的甲烷转化为甲醇

时间：2022-06-01 10:27:59来源：

伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员发现了一种在室温下将天然气中的甲烷转化为液态甲醇的方法。

这一发现发表在《美国国家科学院院刊》杂志上，可能为我们的许多日常活动提供更清洁的能源。

燃烧时，天然气——用于取暖、烹饪食物和发电的燃料——会产生二氧化碳，一种强大的温室气体。

根据美国能源信息署的数据，美国在 2019 年消耗了大约 31 万亿立方英尺的天然气，向大气贡献了大约 1.6 千兆吨的二氧化碳。

使用天然气的更好方法是将其转化为甲醇，这是一种燃烧更清洁的液体燃料，可用于生产汽油和塑料。但是将天然气中的甲烷转化为甲醇需要大量的热量和压力，并且本身会产生大量的二氧化碳。

UIC 工程学院化学工程助理教授 Meenesh Singh 说：“研究人员一直对在环境温度下将甲烷转化为甲醇的方法感兴趣，以避开目前工业过程中进行这种转化所需的所有热量和压力。”和论文的通讯作者。

甲醇也被认为是“未来的燃料”，推动“甲醇经济”，在运输、能源储存中取代化石燃料，并作为合成化学品和其他产品的主要前体材料。甲醇目前用于为一些城市公交车和其他车辆提供动力的燃料电池技术。辛格说，其较低的排放潜力和较高的体积能量密度使其成为化石燃料的有吸引力的替代品。

“除了作为一种更清洁的燃料之外，甲烷还可以安全地储存在常规容器中，这与天然气不同，天然气必须在压力下储存，而且价格要贵得多，”辛格说。

需要大量的热量和压力来破坏甲烷气体中的碳氢键，这是生产甲醇的第一步。但是 Singh 和 UIC 研究生 Aditya Prajapati 已经确定了一种催化剂材料，它有助于降低破坏这些键所需的能量，从而使反应可以在室温下进行。

“我们已经能够将工业过程的温度从 200 多摄氏度降低到室温，也就是 20 摄氏度左右，”Prajapati 说。

他们的催化剂由钛和铜组成。该催化剂与少量电力一起，促进了甲烷的烃键断裂和甲醇的形成。该过程比传统方法使用的能源少得多，并且由于不需要机械来产生高压和热量，因此可以快速且廉价地进行设置。

“我们的流程不需要集中化，”辛格说。“它可以在像货车一样小的空间内实施，并且便于携带，用于天然气的分布式利用和甲醇的制造。”

Singh 及其同事已经为该工艺申请了临时专利，并期望它每天可以转化几升甲醇。该专利由 UIC 技术管理办公室管理。

明尼苏达大学的 Brianna Collins 和 Jason Goodpaster 是该论文的合著者。