会员登录
科学研究：让天然气更清洁的新方法
打赏
推广
科学研究：让天然气更清洁的新方法
图 1：在天然气中燃烧甲烷会导致碳排放，但是转化为液态甲醇的甲烷是一种更清洁的燃料。 图片来源：Aditya Prajapati和Meenesh Singh / UIC
伊利诺伊州芝加哥大学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》上，有可能为我们的许多日常活动提供更清洁的能源。
天然气（用于加热房屋，烹饪食物和发电的燃料）在燃烧时会产生一种强大的温室气体，二氧化碳。根据美国能源信息署（Energy Information Administration）的数据，2019年美国消耗了约31万亿立方英尺的天然气，排放到大气层约16亿吨的二氧化碳。
使用天然气更好的方法是将其转化为甲醇。甲醇是一种液态燃料，燃烧起来更清洁，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，高热高压过程本身会生成大量的二氧化碳。
图 2：甲醇分子 图片来源：wikipedia
该论文的通讯作者，UIC工程学院化学工程学助理教授Meenesh Singh表示：“研究人员对在环境温度下将甲烷转化为甲醇以避免产生目前工业过程中进行这种转化所需的所有热量和压力的方法感兴趣。”
甲醇也被认为是“未来的燃料”，在运输，能源存储中它取代了化石燃料，并成为合成化学品和其他产品的主要前体材料，这推动了“甲醇经济”的发展。 甲醇目前用于燃料电池技术中，该技术为某些城市公交车和其他车辆提供动力。 Singh说，甲醇产生较低的排放和较高的体积能量密度使其成为化石燃料有吸引力的替代品。
图 3：甲醇经济是一种建议的未来经济，其中甲醇和二甲醚取代化石燃料作为储能，地面运输燃料和合成碳氢化合物及其产品的原料。 它提供了建议的氢经济或乙醇经济的替代方案。图片来源：https://www.hisour.com/zh/methanol-economy-41192/
Singh说：“除了作为一种更清洁的燃料，甲烷还可以安全地存储在常规容器中，这与天然气不同，天然气必须在高压下存储，并且价格也更加昂贵。”
甲醇生产的第一步需要大量的热量和压力以断裂甲烷分子的烃键。 但是Singh和UIC研究生Aditya Prajapati发现了一种催化剂材料，该材料有助于降低断裂这些键所需的能量，从而使反应可以在室温下进行。
Prajapati说：“我们已经能够将工业生产过程中所需200摄氏度以上的温度降低到室温（大约20摄氏度）。”
他们的催化剂由钛和铜组成。 催化剂与少量的电一起促进甲烷的烃键断裂和甲醇的形成。 与传统方法相比，该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高温，因此可以快速、低成本地搭建生产流程。
Singh说：“我们的流程不需要集中化。它可以在像面包车一样小的空间中实现，并且可以方便地用于天然气的分布式利用和甲醇的制造。”
Singh和他的同事已经为该工艺申请了临时专利，并希望该工艺可以每天转化几升甲醇。 该专利由UIC技术管理办公室进行管理。
翻译：陈丹
审校：汪茹
引进来源：伊利诺伊大学芝加哥分校
引进链接：https://phys.org/news/2021-02-method-methane-natural-gas-methanol.html
本文来自：环球科学
关注【深圳科普】微信公众号，在对话框：
回复【最新活动】，了解近期科普活动
回复【科普行】，了解最新深圳科普行活动
回复【研学营】，了解最新科普研学营
回复【科普课堂】，了解最新科普课堂
回复【科普书籍】，了解最新科普书籍
回复【团体定制】，了解最新团体定制活动
回复【科普基地】，了解深圳科普基地详情
回复【观鸟知识】，学习观鸟相关科普知识
回复【博物学院】，了解更多博物学院活动详情
图 1：在天然气中燃烧甲烷会导致碳排放，但是转化为液态甲醇的甲烷是一种更清洁的燃料。 图片来源：Aditya Prajapati和Meenesh Singh / UIC
伊利诺伊州芝加哥大学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》上，有可能为我们的许多日常活动提供更清洁的能源。
天然气（用于加热房屋，烹饪食物和发电的燃料）在燃烧时会产生一种强大的温室气体，二氧化碳。根据美国能源信息署（Energy Information Administration）的数据，2019年美国消耗了约31万亿立方英尺的天然气，排放到大气层约16亿吨的二氧化碳。
使用天然气更好的方法是将其转化为甲醇。甲醇是一种液态燃料，燃烧起来更清洁，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，高热高压过程本身会生成大量的二氧化碳。
图 2：甲醇分子 图片来源：wikipedia
该论文的通讯作者，UIC工程学院化学工程学助理教授Meenesh Singh表示：“研究人员对在环境温度下将甲烷转化为甲醇以避免产生目前工业过程中进行这种转化所需的所有热量和压力的方法感兴趣。”
甲醇也被认为是“未来的燃料”，在运输，能源存储中它取代了化石燃料，并成为合成化学品和其他产品的主要前体材料，这推动了“甲醇经济”的发展。 甲醇目前用于燃料电池技术中，该技术为某些城市公交车和其他车辆提供动力。 Singh说，甲醇产生较低的排放和较高的体积能量密度使其成为化石燃料有吸引力的替代品。
图 3：甲醇经济是一种建议的未来经济，其中甲醇和二甲醚取代化石燃料作为储能，地面运输燃料和合成碳氢化合物及其产品的原料。 它提供了建议的氢经济或乙醇经济的替代方案。图片来源：https://www.hisour.com/zh/methanol-economy-41192/
Singh说：“除了作为一种更清洁的燃料，甲烷还可以安全地存储在常规容器中，这与天然气不同，天然气必须在高压下存储，并且价格也更加昂贵。”
甲醇生产的第一步需要大量的热量和压力以断裂甲烷分子的烃键。 但是Singh和UIC研究生Aditya Prajapati发现了一种催化剂材料，该材料有助于降低断裂这些键所需的能量，从而使反应可以在室温下进行。
Prajapati说：“我们已经能够将工业生产过程中所需200摄氏度以上的温度降低到室温（大约20摄氏度）。”
他们的催化剂由钛和铜组成。 催化剂与少量的电一起促进甲烷的烃键断裂和甲醇的形成。 与传统方法相比，该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高温，因此可以快速、低成本地搭建生产流程。
Singh说：“我们的流程不需要集中化。它可以在像面包车一样小的空间中实现，并且可以方便地用于天然气的分布式利用和甲醇的制造。”
Singh和他的同事已经为该工艺申请了临时专利，并希望该工艺可以每天转化几升甲醇。 该专利由UIC技术管理办公室进行管理。
翻译：陈丹
审校：汪茹
引进来源：伊利诺伊大学芝加哥分校
引进链接：https://phys.org/news/2021-02-method-methane-natural-gas-methanol.html
本文来自：环球科学
关注【深圳科普】微信公众号，在对话框：
回复【最新活动】，了解近期科普活动
回复【科普行】，了解最新深圳科普行活动
回复【研学营】，了解最新科普研学营
回复【科普课堂】，了解最新科普课堂
回复【科普书籍】，了解最新科普书籍
回复【团体定制】，了解最新团体定制活动
回复【科普基地】，了解深圳科普基地详情
回复【观鸟知识】，学习观鸟相关科普知识
回复【博物学院】，了解更多博物学院活动详情
听说，打赏我的人最后都找到了真爱。
做科普，我们是认真的！
扫描关注深i科普公众号
加入科普活动群
- 参加最新科普活动
- 认识科普小朋友
- 成为科学小记者
