來(lái)源：《中國(guó)化工報(bào)》?
發(fā)布時(shí)間：2024-04-30
本報(bào)訊 （記者 陳菲）近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)成功離場(chǎng)電催化技術(shù)，并在室溫、常壓下實(shí)現(xiàn)硫化氫全分解制氫和硫黃，有望替代工業(yè)現(xiàn)行的克勞斯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)天然氣開(kāi)采、煉油行業(yè)和煤化工過(guò)程中硫化氫的消除和資源化利用，并成為低成本制綠氫的新路徑。
據(jù)介紹，李燦院士團(tuán)隊(duì)在2003年就開(kāi)始致力于采用非常規(guī)技術(shù)進(jìn)行硫化氫分解反應(yīng)的研究，先后采用光催化、電催化、光電催化等技術(shù)探索了硫化氫分解制氫和硫黃，原理上驗(yàn)證了光電催化技術(shù)路線的可行性。
在此項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)解決了規(guī)?；纸饬蚧瘹涔こ谭糯髥?wèn)題，通過(guò)電子介導(dǎo)對(duì)驅(qū)動(dòng)，將化學(xué)反應(yīng)和電極表面的電荷交換反應(yīng)解耦，并利用現(xiàn)代化工反應(yīng)器，將氧化反應(yīng)（硫黃生成）和還原反應(yīng)（放氫過(guò)程）轉(zhuǎn)移并離開(kāi)電極，開(kāi)發(fā)了離場(chǎng)電催化技術(shù)。在電化學(xué)池外部連結(jié)釜式反應(yīng)器和懸浮床/固定床反應(yīng)器上，他們分別實(shí)現(xiàn)了硫化氫分解制硫黃和放氫反應(yīng)，同時(shí)利用電化學(xué)池進(jìn)行電子介導(dǎo)對(duì)的再生。目前，該研究團(tuán)隊(duì)已完成100升硫化氫/日的小試技術(shù)驗(yàn)證和長(zhǎng)周期運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，硫化氫轉(zhuǎn)化率可大于99.9999%，含硫污染物排放低于百萬(wàn)分之一，氫氣純度達(dá)到99.999%以上。
相關(guān)研究成果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)環(huán)境領(lǐng)域期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》上。審稿人認(rèn)為，該離場(chǎng)電催化技術(shù)是硫化氫全分解制氫和硫黃領(lǐng)域的重大進(jìn)展，提供了一種可與當(dāng)前克勞斯技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的有前景、原創(chuàng)性的新路徑。
目前，該技術(shù)共申請(qǐng)專(zhuān)利17項(xiàng)，其中7項(xiàng)獲授權(quán)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性系列技術(shù)。此外，該技術(shù)具有可觀的應(yīng)用前景，多家企業(yè)正在籌劃該技術(shù)的轉(zhuǎn)化落地。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年的硫化氫產(chǎn)量約為80億立方米，全球范圍每年約為700億立方米。硫化氫消除并資源化利用是天然氣開(kāi)采、煉油行業(yè)和煤化工等工業(yè)中長(zhǎng)期面臨的課題?，F(xiàn)行的高溫氧化克勞斯工藝通過(guò)將硫化氫氧化成硫黃和水而消除，但尾氣中有大量的含硫化合物排放需要進(jìn)一步二次處理，且即使經(jīng)過(guò)多步克勞斯過(guò)程，含硫污染物也并不能完全消除。另外，克勞斯工藝只獲得硫黃，氫被轉(zhuǎn)化為水從而造成了資源損失。
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