海南大學(xué)海洋清潔能源創(chuàng)新團(tuán)隊日前成功研發(fā)出新型催化體系，在甲烷直接催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)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(quán)的技術(shù)方案。北京時間8月19日，相關(guān)研究成果在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》雜志上發(fā)表。

　　可燃冰，即天然氣水合物，被認(rèn)為是21世紀(jì)理想的清潔能源之一，是蘊(yùn)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(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)利用方式是在高溫高壓下進(jìn)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。

　　“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，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(fù)責(zé)人、海南大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院副研究員鄧培林介紹。

　　明確了研究方向，團(tuán)隊迎難而上，他們巧妙地設(shè)計出一種納米級別的鈀（Pd）催化劑，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。

　　鄧培林介紹，這項技術(shù)實現(xiàn)了兩大核心突破：一是甲醇選擇性高達(dá) 99.7%，近乎達(dá)成“零損耗”的完美轉(zhuǎn)化 ；二是整個轉(zhuǎn)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(fēng)險，具備極高的商業(yè)應(yīng)用潛力和經(jīng)濟(jì)價值。

　　“這一突破的意義遠(yuǎn)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(zhuǎn)化為清潔的甲醇燃料。同時，甲醇作為“化工之母”，可以進(jìn)一步合成為新材料、特種纖維等各類高附加值產(chǎn)品，進(jìn)入千家萬戶。

　　在中國科學(xué)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(shù)策源地和產(chǎn)業(yè)集聚地。

　　鄧培林說，未來團(tuán)隊將持續(xù)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(xiàn)“海南方案”。

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