中國煤炭加工又出清潔新“魔法”，德媒：只需要加一小撮“香料”

作為中國能源消費中占比過半的“當家能源”， 煤炭長期以來因高污染、高排放問題備受爭議。然而，近日中國科研人員在煤化工領域取得了重要突破：一種全新的煤轉化技術不僅將加工過程中的二氧化碳排放降至1%以下，還能使煤基化學品的產量提升三倍以上。該技術通過優化基礎反應路徑，實現了高效轉化與綠色減排的雙重目標。德國《焦點》雜志相關報道現編譯如下：

近百年來，化學工業一直沿用著相同的基本原理。以費托合成法為例，它通過將合成氣（一氧化碳和氫氣的混合物）轉化為液態烴，進而生成燃料和重要的化工原料。這一工藝雖然運行穩定、廣泛應用，但在碳利用效率方面仍存在明顯不足——其中大量碳最終以二氧化碳的形式排放到廢氣中，造成浪費。

根據華媒《南華早報》消息，中國的化學家們近日在實驗室中成功證明，只需對反應氣體進行微小調整，就有可能幾乎完全避免這種碳流失。更重要的是，這一調整無需改造工廠，僅通過添加微量添加劑便可實現。

▲圖源：focus online

一項發表在《科學》雜志的研究表明，即便合成氣中只含有極低濃度的溴甲烷，也能顯著改變反應路徑：碳不再以二氧化碳形式逸出，而是以結合態保留在產物中。同時，這種調整還提升了工業上特別需要的化合物的產率。

北京大學馬鼎團隊深入研究了為何常規催化劑會導致大量二氧化碳生成。他們發現，這與鐵基催化劑表面發生的幾種副反應有關。其中，水分解后釋放的氧與一氧化碳重新結合，生成二氧化碳，這一過程既消耗碳源，也降低了整體反應效率。

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“就像加了一小撮香料”。研究人員向合成氣中加入了濃度僅為百萬分之二十的溴甲烷。溴原子會吸附在碳化鐵催化劑的活性位點上，從而改變其表面結構。實驗數據顯示，這種改變能夠有效抑制幾類副反應：包括減緩水分解反應、減少氧與一氧化碳的結合頻率，以及降低烯烴氫化反應的程度。

研究結論指出：“添加微量鹵代化合物可抑制二氧化碳生成，并顯著提升烯烴選擇性。”

中國科學院煤炭化學研究所的溫曉東也參與了這項研究。他解釋道，即使僅添加微量溴，也足以持續改變反應界面。“這就像做飯時加一點香料，”溫曉東說，“它能保留我們想要的味道，同時防止煳鍋?！?/p>

▲圖源：picture alliance/dpa

實驗結果相當顯著：在傳統費托合成中，約有30%的碳以二氧化碳形式流失，而添加溴甲烷后，這一比例降至1%以下。同時，所需烯烴產物的比例提升至所有含碳產物的85%左右，而未添加添加劑時這一比例僅為約23%。

此外，整體生產效率也得以提升：單位合成氣可產出更多可用分子。實驗還顯示，該催化劑能在連續反應中穩定運行超過450小時。研究團隊認為，這一方法具備良好的可擴展性，可在現有鐵基催化體系中推廣應用。

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與此同時，另一項研究則采取了不同路徑。高暢團隊研發出一種帶有氧化物包覆層，并摻雜鈉元素的碳化鐵催化劑。這種結構設計可以實現在反應器中直接耦合多個反應步驟。

催化劑同樣有效地降低了反應過程中生成的二氧化碳和水的含量，同時提高了烯烴與液態烴的產率。其氫利用效率也顯著增強，更多的氫原子被保留在最終產物中。

（歐洲時報德國版小婺生編譯報道，轉載請注明公眾號GermanReport）

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