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摘 要:甲烷气体是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体,在2021年的《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)上也提出了甲烷减排。但是,甲烷本身也是天然气的主要成分,广泛用作发电用燃料等。日立造船株式会社推进研究通过利用废气中所含的CO2合成甲烷的“甲烷化”,并在最近开发了可实用的设备。本文主要介绍了日立造船的“甲烷化”技术研发过程及其“碳循环”愿景。
关键字:甲烷化、高性能催化剂、碳循环、零碳甲烷、合成甲烷
甲烷分子由一个碳原子“C”与四个氢原子“H”键合而成(CH4)。
获得了诺贝尔化学奖(1912年)的法国化学家保罗·萨巴蒂埃(Paul Sabatier)在20世纪初发现了“Sabatier反应”,通过催化剂使一个CO2分子与四个氢原子反应,从而产生甲烷和水,这也是甲烷化研究的开端。
将二氧化碳和氢通入催化剂中,从而生成甲烷和水。从反应器中去除水后就可以得到高纯度的甲烷。日立造船正在自主开发高性能的甲烷化催化剂
日立造船的安田俊彦表示:“甲烷化是生成‘合成甲烷’的技术,我们公司的甲烷化研究历史始于1993年。”安田俊彦兼任开发总部技术研究所的所长以及电转气(PtG)项目推进办公室的室长,管理甲烷化项目。
1993年,东北大学的名誉教授桥本功二发表了“全球CO2循环构想”,即在通过Sabatier反应产生甲烷的过程中,使用从废气中分离和捕集的CO2。
“这一构想是在太阳能和风能等可再生能源潜力巨大的国家进行氢气的制造和甲烷化,然后由消费国进口,从而使CO2在全球范围内得以循环。当时,我们公司的员工们都跟随桥本教授学习海水电解技术的研究,并与教授的想法产生共鸣,从而开始共同开展甲烷化研究。”
“开启甲烷化研究的背景之一是,我们公司一直在研究电解制氢设备,这使得我们能够确保来自可再生能源的氢。”(安田俊彦)
关于用于电解制氢的电力,只有在其来自可再生能源时才能削减CO2。