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破解世界性難題!我國科研團隊在“可燃冰”大規(guī)模利用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重要突破

2025-08-21 11:47  瀏覽:  

8 月 21 日消息,據(jù)海南省科學(xué)技術(shù)廳官方公眾號“海南科技”消息,近日,海南大學(xué)海洋清潔能源創(chuàng)新團隊成功破解了長期制約的世界性難題,在甲烷直接催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域取得顛覆性突破。該團隊研發(fā)的新型催化體系,以接近 100% 的完美選擇性,在溫和條件下將氣態(tài)的甲烷高效轉(zhuǎn)化為高附加值的液體燃料甲醇,為我國南海豐富的天然氣水合物資源就地轉(zhuǎn)化、高效利用提供了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)方案。相關(guān)研究成果日前在國際學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊》雜志上發(fā)表。

天然氣水合物(可燃冰)是蘊藏在中國南海的巨大戰(zhàn)略能源寶庫,其主要成分甲烷,是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵一環(huán)。然而,甲烷分子結(jié)構(gòu)異常穩(wěn)定,傳統(tǒng)的工業(yè)利用方式如同“大火猛攻”,需在高溫高壓下進行粗放式轉(zhuǎn)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。因此,如何在溫和條件下實現(xiàn)原子級的精準(zhǔn)調(diào)控,將甲烷直接、高效地轉(zhuǎn)化為甲醇,一直是全球催化化學(xué)領(lǐng)域的“圣杯級”挑戰(zhàn)。

面向世界科技前沿和國家重大需求,在這一背景下,海南大學(xué)海洋清潔能源創(chuàng)新團隊為國家“可燃冰”開發(fā)利用提供了一份“海南方案”。他們巧妙地設(shè)計出一種納米級別的鈀(Pd)催化劑,通過對晶面的精密“裝修”,能夠精準(zhǔn)識別并激活甲烷分子。更關(guān)鍵的是,它對目標(biāo)產(chǎn)物甲醇具有一種“快速釋放”的特性:一旦寶貴的甲醇分子生成,催化平臺會立即將其“彈出”,避免其在反應(yīng)環(huán)境中停留過久而被過度氧化。這項突破性技術(shù)實現(xiàn)了兩大創(chuàng)新,一是根據(jù)最終實驗結(jié)果顯示,甲醇的選擇性高達 99.7%,幾乎實現(xiàn)了“零損耗”的完美轉(zhuǎn)化;二是整個過程僅需 70℃的低溫,這意味著未來的工業(yè)化生產(chǎn)將更安全、更節(jié)能、更環(huán)保,具備了極高的商業(yè)應(yīng)用潛力和經(jīng)濟價值。

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(zhuǎn)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。這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(shù)策源地和產(chǎn)業(yè)集聚地。

據(jù)悉,該成果是海南大學(xué)海洋清潔能源創(chuàng)新團隊繼 2024 年通過調(diào)控超薄 PdxAuy 納米片上金原子的覆蓋率,揭示甲烷直接氧化制甲醇微觀機制的基礎(chǔ)上又一個未來突破。未來,團隊將充分發(fā)揮海南大學(xué)海洋清潔能源創(chuàng)新團隊一流科研平臺優(yōu)勢,推動綠色催化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,為碳中和政策提供科學(xué)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”。

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