10月5日消息,美国西北大学(伊利诺伊州)研究团队在《美国化学会志》(JACS)发表研究,开发出基于冷等离子体的气泡反应器工艺,可将甲烷经部分氧化一步直接转化为甲醇,仅需电力、水和氧化铜(CuO)催化剂,避开了传统路线的高温高压条件。
该工艺在常压下运行:甲烷流经覆盖氧化铜的多孔玻璃管,同时施加高压电脉冲,非热等离子体在高能电子作用下激活甲烷和水分子,产生活性物种,其在催化剂表面反应生成甲醇;甲醇迅速溶入周围水中,即时猝灭反应,避免过度氧化为二氧化碳。研究者还通过掺入氩气提高等离子体电子密度、减少副产物。
性能数据方面,该工艺液相甲醇选择性达96.8%,总选择性57.9%,同时副产氢气及乙烯、丙烷、丙烯等烃类;单位电耗46.7 kWh/kg甲醇。作为对比,现行天然气制甲醇需蒸汽重整(800°C以上)加合成(200-300倍大气压)多步完成。
目前结果仍属实验规模。团队认为该技术面向分布式小型转化场景:在甲烷产出或放空点将其转化为易储运的液体产品,典型应用是搁置甲烷资源和井场伴生气的就地增值。下一步工作是提高反应器收率并开发高效的甲醇分离回收方法。
(来源:Industria Quimica)