利用非过渡金属催化剂从大气中CO2生产合成气的技术——以CO2为原料生产液体燃料和化学品

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摘   要：日本的研究小组开发出一种通过利用双功能催化剂可从低浓度CO₂直接生产合成气的技术，通过将该技术与现有的合成气利用工艺相结合，有望以废气和大气中的CO₂作为起始原料生产液体燃料和化学品，为建设碳中和社会作贡献。

关键字：双功能催化剂、合成气、CO₂有效利用、Na/Al₂O₃催化剂、CCU工艺、碳中和

 

 

 

 要点

• 开发出一种不使用过渡金属的双功能催化剂，该催化剂具有吸收CO₂以及将其还原为一氧化碳两个功能。

• 该催化剂能够有效吸收大气中的低浓度CO₂，且无需CO₂分离或浓缩工程即可生产合成气。

• 生成的气体中杂质浓度极低，通过对其成分进行控制能够适用于液体燃料或化学品合成。

 

 

摘要

 

日本的研究小组开发出一种可以从发电站和工业领域排放的气体或大气中的低浓度CO₂（约400ppm（0.04%）~20%）中直接生产合成气的技术，该合成气是制造液体燃料和化学品的高度通用的原材料。

 

该技术利用了一种双功能催化剂，其兼具两种功能：有选择性地吸收CO₂，以及让吸收的CO₂与氢（H₂）发生还原反应生成一氧化碳（CO）。该技术无需低浓度CO₂的分离和浓缩过程，便能够与可再生能源来源的氢气反应，直接生产由一氧化碳和氢气构成的合成气。

 

一般认为，将CO₂还原成一氧化碳时需要用到基于铂和铑等过渡金属的催化剂，因此人们一直在寻找高活性的金属种类。然而，本技术却不使用过渡金属，而是使用单纯以碱（如钠）和碱土金属为主要成分的双功能催化剂来还原CO₂。

 

在以往的以CO₂为原料的合成气生产过程中，未反应的CO₂会混入到生成的气体当中，而使用本技术生成的气体中几乎不含CO₂。而且，通过改变氢供给流速等条件，还有望实现对合成气的成分控制，调整合成气的H₂/CO比例。通过将本技术与现有的合成气利用工艺相结合，有望以废气和大气中的CO₂作为起始原料生产液体燃料和化学品（如下图所示），这一工艺的实现有望为建设碳中和社会作出重大贡献。

 

以本技术为核心的CO₂有效利用流程

 

开发的社会背景

 

日本政府宣布了“2050年碳中和”的目标，即到2050年实现温室气体净零排放，这就要求必须大幅减少CO₂排放量。为此，不仅要提高现有工艺的效率以减少排放到大气中的CO₂，更重要的是将CO₂用作一种资源，开发CCU工艺,将CO₂转化为燃料和化学品以便有效利用。点击查看全部