机械力化学方法实现低温CO₂ 捕获和转换

已经开发出一种将二氧化碳（CO₂) 转化为甲烷（CH₄)—天然气的主要成分——在室温下。传统上，这一过程需要300°C以上的高温，使其能源密集且成本高昂。这种新方法只涉及用钢球旋转原材料，最近发表在《自然纳米技术》上。

在能源与化学工程学院的Jong-Beom Baek教授和UNIST碳中和研究生院的Hankwon Lim教授的领导下，研究团队宣布，他们成功地创造了一种能够转化CO的机械化学过程₂ 在仅65°C的温度下有效地转化为甲烷。这种更简单、低能耗的方法可以加速向可持续、碳中和未来的转变。

该工艺使用球磨机——一种装有直径几毫米的小钢球的装置——填充催化剂和原材料。随着磨机的旋转，碰撞和摩擦会激活催化剂表面，使CO₂ 被捕获并与氢气反应产生甲烷。

值得注意的是，该团队实现了99.2%的CO转化率₂ 在这个低温下，98.8%的反应CO₂ 直接转化为甲烷而不是副产物。该工艺在连续操作中也被证明非常有效，即使在低于室温的15°C下，也能保持81.4%的反应参与率和98.8%的甲烷选择性。这展示了其可扩展的工业应用潜力。

该工艺利用了市售的氧化锆（ZrO₂) 以及镍催化剂，它们价格实惠且在工业中得到广泛应用。镍有助于分解氢分子，而氧化锆可增强CO₂ 激活。球磨机内的机械冲击导致氧化锆中的氧空位，从而捕获CO₂ 分子，并使其在镍催化剂上与氢气反应产生甲烷。

经济评估表明，由于该工艺在低温下运行，并使用现成的催化剂，而无需进行大量的预处理，因此可以显著降低设备和运营成本。林教授解释说：“与传统的热化学过程相比，当由风能或太阳能等可再生能源供电时，这种方法可以将能耗减半。”₂ 直接进入燃料现场，无需高温、高压设备。它不仅减少了碳排放，还降低了基础设施和运输成本，为实现碳中和提供了一条充满希望的途径。p