近日,由北京大学、中国科学院大学和卡迪夫大学等开发的新型热催化制氢技术,实现了温室气体CO2的“零”排放。这项突破性工艺在270℃的温和条件下,将农林废弃物产生的生物乙醇与水分子直接转化为清洁氢气,同时联产具有重要工业价值的乙酸,为氢能产业提供了兼具环境效益与经济可行性的创新解决方案。相关研究成果于2月13日发表在《科学》上。
研究团队历时10年研发的新型铂—铱双金属催化剂(PtIr/α-MoC),成功破解了传统乙醇重整的技术瓶颈。该催化剂通过精准调控活性位点,将反应温度从常规工艺的300℃~600℃大幅降至270℃,并彻底改变反应路径:在传统工艺必然产生CO2的环节中,通过阻断中间物C-C键断裂而得到目标产物乙酸分子,阻止了CO2以温室气体形式排放。
在此基础上,研究团队开创性地提出金属—碳化钼体系“选择性部分重整”制氢新技术。这一技术将乙醇—水重整反应从传统的完全重整路径转变为选择性部分重整路径,在270℃温和条件下实现高通量氢气制备,同时联产高值化学品。此过程从反应源头消除了CO2直接排放,同时将反应物中的碳资源高选择性地转化为液态化学品。
与传统化石能源制氢相比,该技术每生产1吨氢气可减少9~12吨CO2排放。此外,产生的乙酸不仅提升了该技术的经济可行性,也增强了其可持续性。作为全球年需求量超1500万吨的重要化工原料,可覆盖工艺成本的70%以上。