从反应源头消除CO₂直接排放
中化新网讯 由北京大学、中国科学院大学和卡迪夫大学等开发的新型热催化制氢技术，实现了温室气体二氧化碳(CO₂)的“零”排放。这项突破性工艺在270℃的温和条件下，将农林废弃物产生的生物乙醇与水分子直接转化为清洁氢气，同时联产具有重要工业价值的乙酸，为氢能产业提供了兼具环境效益与经济可行性的创新解决方案。相关研究成果于2月13日发表在《科学》上。
寻找可持续方法来生产日常生活所需产品，并实现净零排放目标，是化工行业面临的关键挑战。氢气被认为是实现上述目标的一种途径，但其传统的制备过程极其耗能，并产生大量CO₂，削弱了其环境效益。于是，研究团队想要找到一种新生产工艺，在不排放CO₂的情况下实现高产率制备氢气。
近年来，生物乙醇因其可再生性、高含氢量及良好的储运安全性，成为备受关注的绿色制氢原料。然而，传统的乙醇—水重整制氢技术仍存在两大难题。首先，该过程通常需在300℃~600℃的高温条件下进行，能耗高且难以避免乙醇分子C-C键断裂导致的CO₂排放；其次，现有催化剂易受到积碳和烧结失活的影响，限制了其工业化应用，难以兼顾催化效率与长期稳定性。
研究团队历时10年研发的新型铂—铱双金属催化剂(PtIr/α-MoC)，成功破解了传统乙醇重整的技术瓶颈。该催化剂通过精准调控活性位点，将反应温度从常规工艺的300℃~600℃大幅降至270℃，并彻底改变反应路径：在传统工艺必然产生CO₂的环节中，通过阻断中间物C-C键断裂而得到目标产物乙酸分子，阻止了CO₂以温室气体形式排放。
在此基础上，研究团队开创性地提出金属—碳化钼体系“选择性部分重整”制氢新技术。这一技术将乙醇—水重整反应从传统的完全重整路径转变为选择性部分重整路径，在270℃温和条件下实现高通量氢气制备，同时联产高值化学品。此过程从反应源头消除了CO₂直接排放，同时将反应物中的碳资源高选择性地转化为液态化学品。
与传统化石能源制氢相比，该技术每生产1吨氢气可减少9吨至12吨CO₂排放。此外，产生的乙酸不仅提升了该技术的经济可行性，也增强了其可持续性。作为全球年需求量超1500万吨的重要化工原料，可覆盖工艺成本的70%以上。业内专家表示，这种创新催化技术在推动绿色氢能经济和支持全球碳中和目标方面具有巨大潜力。
