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科學研究：讓天然氣更清潔的新方法
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科學研究：讓天然氣更清潔的新方法
圖 1：在天然氣中燃燒甲烷會導致碳排放，但是轉化為液態甲醇的甲烷是一種更清潔的燃料。 圖片來源：Aditya Prajapati和Meenesh Singh / UIC
伊利諾伊州芝加哥大學的研究人員發現了一種在室溫下將天然氣中的甲烷轉化為液態甲醇的方法。這一發現發表在《美國國家科學院院刊》上，有可能為我們的許多日常活動提供更清潔的能源。
天然氣（用於加熱房屋，烹飪食物和發電的燃料）在燃燒時會產生一種強大的溫室氣體，二氧化碳。根據美國能源信息署（Energy Information Administration）的數據，2019年美國消耗了約31萬億立方英尺的天然氣，排放到大氣層約16億噸的二氧化碳。
使用天然氣更好的方法是將其轉化為甲醇。甲醇是一種液態燃料，燃燒起來更清潔，可用於生產汽油和塑料。 但是，將天然氣中的甲烷轉化為甲醇需要大量的熱量和壓力，高熱高壓過程本身會生成大量的二氧化碳。
圖 2：甲醇分子 圖片來源：wikipedia
該論文的通訊作者，UIC工程學院化學工程學助理教授Meenesh Singh表示：“研究人員對在環境溫度下將甲烷轉化為甲醇以避免產生目前工業過程中進行這種轉化所需的所有熱量和壓力的方法感興趣。”
甲醇也被認為是“未來的燃料”，在運輸，能源存儲中它取代了化石燃料，並成為合成化學品和其他產品的主要前體材料，這推動了“甲醇經濟”的發展。 甲醇目前用於燃料電池技術中，該技術為某些城市公交車和其他車輛提供動力。 Singh說，甲醇產生較低的排放和較高的體積能量密度使其成為化石燃料有吸引力的替代品。
圖 3：甲醇經濟是一種建議的未來經濟，其中甲醇和二甲醚取代化石燃料作為儲能，地麵運輸燃料和合成碳氫化合物及其產品的原料。 它提供了建議的氫經濟或乙醇經濟的替代方案。圖片來源：https://www.hisour.com/zh/methanol-economy-41192/
Singh說：“除了作為一種更清潔的燃料，甲烷還可以安全地存儲在常規容器中，這與天然氣不同，天然氣必須在高壓下存儲，並且價格也更加昂貴。”
甲醇生產的第一步需要大量的熱量和壓力以斷裂甲烷分子的烴鍵。 但是Singh和UIC研究生Aditya Prajapati發現了一種催化劑材料，該材料有助於降低斷裂這些鍵所需的能量，從而使反應可以在室溫下進行。
Prajapati說：“我們已經能夠將工業生產過程中所需200攝氏度以上的溫度降低到室溫（大約20攝氏度）。”
他們的催化劑由鈦和銅組成。 催化劑與少量的電一起促進甲烷的烴鍵斷裂和甲醇的形成。 與傳統方法相比，該方法使用的能源少得多，並且由於不需要機械來產生高壓和高溫，因此可以快速、低成本地搭建生產流程。
Singh說：“我們的流程不需要集中化。它可以在像麵包車一樣小的空間中實現，並且可以方便地用於天然氣的分布式利用和甲醇的製造。”
Singh和他的同事已經為該工藝申請了臨時專利，並希望該工藝可以每天轉化幾升甲醇。 該專利由UIC技術管理辦公室進行管理。
翻譯：陳丹
審校：汪茹
引進來源：伊利諾伊大學芝加哥分校
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-method-methane-natural-gas-methanol.html
本文來自：環球科學
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圖 1：在天然氣中燃燒甲烷會導致碳排放，但是轉化為液態甲醇的甲烷是一種更清潔的燃料。 圖片來源：Aditya Prajapati和Meenesh Singh / UIC
伊利諾伊州芝加哥大學的研究人員發現了一種在室溫下將天然氣中的甲烷轉化為液態甲醇的方法。這一發現發表在《美國國家科學院院刊》上，有可能為我們的許多日常活動提供更清潔的能源。
天然氣（用於加熱房屋，烹飪食物和發電的燃料）在燃燒時會產生一種強大的溫室氣體，二氧化碳。根據美國能源信息署（Energy Information Administration）的數據，2019年美國消耗了約31萬億立方英尺的天然氣，排放到大氣層約16億噸的二氧化碳。
使用天然氣更好的方法是將其轉化為甲醇。甲醇是一種液態燃料，燃燒起來更清潔，可用於生產汽油和塑料。 但是，將天然氣中的甲烷轉化為甲醇需要大量的熱量和壓力，高熱高壓過程本身會生成大量的二氧化碳。
圖 2：甲醇分子 圖片來源：wikipedia
該論文的通訊作者，UIC工程學院化學工程學助理教授Meenesh Singh表示：“研究人員對在環境溫度下將甲烷轉化為甲醇以避免產生目前工業過程中進行這種轉化所需的所有熱量和壓力的方法感興趣。”
甲醇也被認為是“未來的燃料”，在運輸，能源存儲中它取代了化石燃料，並成為合成化學品和其他產品的主要前體材料，這推動了“甲醇經濟”的發展。 甲醇目前用於燃料電池技術中，該技術為某些城市公交車和其他車輛提供動力。 Singh說，甲醇產生較低的排放和較高的體積能量密度使其成為化石燃料有吸引力的替代品。
圖 3：甲醇經濟是一種建議的未來經濟，其中甲醇和二甲醚取代化石燃料作為儲能，地麵運輸燃料和合成碳氫化合物及其產品的原料。 它提供了建議的氫經濟或乙醇經濟的替代方案。圖片來源：https://www.hisour.com/zh/methanol-economy-41192/
Singh說：“除了作為一種更清潔的燃料，甲烷還可以安全地存儲在常規容器中，這與天然氣不同，天然氣必須在高壓下存儲，並且價格也更加昂貴。”
甲醇生產的第一步需要大量的熱量和壓力以斷裂甲烷分子的烴鍵。 但是Singh和UIC研究生Aditya Prajapati發現了一種催化劑材料，該材料有助於降低斷裂這些鍵所需的能量，從而使反應可以在室溫下進行。
Prajapati說：“我們已經能夠將工業生產過程中所需200攝氏度以上的溫度降低到室溫（大約20攝氏度）。”
他們的催化劑由鈦和銅組成。 催化劑與少量的電一起促進甲烷的烴鍵斷裂和甲醇的形成。 與傳統方法相比，該方法使用的能源少得多，並且由於不需要機械來產生高壓和高溫，因此可以快速、低成本地搭建生產流程。
Singh說：“我們的流程不需要集中化。它可以在像麵包車一樣小的空間中實現，並且可以方便地用於天然氣的分布式利用和甲醇的製造。”
Singh和他的同事已經為該工藝申請了臨時專利，並希望該工藝可以每天轉化幾升甲醇。 該專利由UIC技術管理辦公室進行管理。
翻譯：陳丹
審校：汪茹
引進來源：伊利諾伊大學芝加哥分校
引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-method-methane-natural-gas-methanol.html
本文來自：環球科學
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