La réforme à sec du méthane (DRM) est une méthode largement étudiée pour convertir le dioxyde de carbone (CO2) et méthane (ch4) en syngas. Traditionnellement, cette réaction fonctionne avec un CO2/ Ch4 Ratio d'alimentation de 1. Cependant, les futures matières premières – telles que CO2-Les gaz naturels riches – devraient contenir des concentrations beaucoup plus élevées de CO2nécessitant des processus de séparation coûteux pour réaliser le CH souhaité4.
Dans une étude publiée dans Chimie de la natureune équipe dirigée par Profs. Wang Guoxiong, Xiao Jianping et Bao Xinhe du Dalian Institute of Chemical Physics de l'Académie chinoise des sciences ont développé un nouveau processus pour la production directe de Syngas via une réforme super-séchée du méthane (Co2/ Ch4 ≥ 2), et a offert un moyen prometteur pour une utilisation efficace et directe du CO2-Les gaz naturels riches en utilisant une électro-thermocatalyse en tandem à haute température basée sur des cellules d'électrolyse d'oxyde solide (SOEEC).
Fonctionnant à 600 à 850 ° C, les SOEC sont capables de convertir le CO2 et h2O dans le CO et H2. Avec des taux de réaction élevés, une efficacité énergétique élevée et de faibles coûts d'exploitation, ils ont un grand potentiel pour le CO2 Utilisation, production d'hydrogène et stockage d'énergie renouvelable.
Compte tenu de la plage de température similaire de SOECS et de DRM, les chercheurs ont développé un nouveau processus qui a couplé le DRM, le changement de gaz d'eau inversé (RWGS) et H2O Électrolyse à la cathode SOEC.
Dans cette configuration, la réduction électrochimique in situ de H2O Le sous-produit génère h2 et o2- ions. Ces o2- Les ions migrent ensuite à travers l'électrolyte et sont oxydés électrochimiquement en o2 à l'anode sous un potentiel appliqué.
Ce processus fait avancer l'équilibre RWGS, améliorant le CO2 conversion et h2 sélectivité au-delà des limitations thermodynamiques conventionnelles.
De plus, les chercheurs in situ ont existé des nanoparticules RH sur un PDG2-x Support, création de CE à haute densité3+-VO-RhΔ + Sites actifs interfaciaux.
Lorsque vous opérez dans un CO2/ Ch4 rapport de 4, le système a atteint le ch4 Conversion de 94,5% et CO2 Conversion de 95,0%, avec près de 100% de sélectivité envers CO et H2. La réductibilité apparente du méthane a atteint le maximum théorique de 4,0.
Une enquête plus approfondie a révélé que RhΔ + Les sites sont principalement responsables du ch4 dissociation, tandis que le CE3+-VO-RhΔ + Interface – riche en postes vacants en oxygène – réparties co2 Adsorption, activation et réaction RWGS. Cette même interface a également catalysé le H électrochimique2O Réduction, augmentant les deux CO2 conversion et h2 sélectivité.
« Notre étude peut ouvrir une nouvelle avenue pour l'utilisation directe du CO2-Les gaz naturels et gaz de queue industriels à l'aide d'énergies renouvelables « , a déclaré le professeur Wang.
