海南大學海洋清潔能源創(chuàng)新團隊成功研發(fā)新型催化體系

我國可燃冰高效利用領域取得重大突破

海南大學海洋清潔能源創(chuàng)新團隊日前成功研發(fā)出新型催化體系，在甲烷直接催化轉化領域取得重大突破，為我國可燃冰資源就地利用提供了具有自主知識產(chǎn)權的技術方案。北京時間8月19日，相關研究成果在國際學術期刊《自然·通訊》雜志上發(fā)表。

可燃冰，即天然氣水合物，被認為是21世紀理想的清潔能源之一，是蘊藏在中國南海等區(qū)域的巨大戰(zhàn)略能源寶庫，其主要成分是甲烷。開發(fā)利用可燃冰是實現(xiàn)“雙碳”目標的關鍵一環(huán)。然而，甲烷分子結構異常穩(wěn)定，傳統(tǒng)的工業(yè)利用方式是在高溫高壓下進行粗放式轉化，不僅能耗巨大，且大量甲烷被過度氧化為二氧化碳，造成能源和資源的雙重浪費。

“如何在溫和條件下實現(xiàn)原子級的精準調(diào)控，將甲烷直接、高效地轉化為甲醇，一直是全球催化化學領域的‘圣杯級’挑戰(zhàn)。面向世界科技前沿和國家重大需求，我們于2020年開始發(fā)起挑戰(zhàn)?！闭劶把邪l(fā)初心，該項目負責人、海南大學海洋科學與工程學院副研究員鄧培林介紹。

明確了研究方向，團隊迎難而上，他們巧妙地設計出一種納米級別的鈀（Pd）催化劑，能夠精準識別并激活甲烷分子。更關鍵的是，它對目標產(chǎn)物甲醇具有一種“快速釋放”的特性：一旦甲醇分子生成，催化平臺會立即將其“彈出”，避免其在反應環(huán)境中停留過久而被過度氧化。

鄧培林介紹，這項技術實現(xiàn)了兩大核心突破：一是甲醇選擇性高達 99.7%，近乎達成“零損耗”的完美轉化 ；二是整個轉化過程僅需70℃的低溫條件，大幅降低了未來工業(yè)化生產(chǎn)的能耗與安全風險，具備極高的商業(yè)應用潛力和經(jīng)濟價值。

“這一突破的意義遠超實驗室層面?！编嚺嗔终f，這意味著從南海深處開采的可燃冰，有望在海南本地被高效、低成本地轉化為清潔的甲醇燃料。同時，甲醇作為“化工之母”，可以進一步合成為新材料、特種纖維等各類高附加值產(chǎn)品，進入千家萬戶。

在中國科學院寧波材料所研究員陸之毅看來，這一突破不僅將極大提升我國的能源安全保障能力，更意味著海南有望成為全球深海能源開發(fā)與利用的技術策源地和產(chǎn)業(yè)集聚地。

鄧培林說，未來團隊將持續(xù)推動綠色催化技術產(chǎn)業(yè)化，為碳中和政策提供科學支撐，真正實現(xiàn)從實驗室到產(chǎn)業(yè)的全鏈條創(chuàng)新，為能源與環(huán)境的全球挑戰(zhàn)貢獻“海南方案”。