麻省理工学院化学教授Yogesh Surendranath和三位同事已经找到了一种使用电力的方法，这可能来自可再生来源，将甲烷转化为甲醇的衍生物。研究人员开发了一种低温电化学过程，可连续补充能够快速进行转化率的催化剂材料。
麻省理工学院的科学家已经开发出一种利用浪费的甲烷的新方法，这有助于遏制有效的温室气体的“燃烧”。
甲烷气体，一种巨大的自然资源，经常通过燃烧处理，但麻省理工学院的科学家的新研究可以使其更容易捕获这种气体用作燃料或化学原料。
许多油井烧掉甲烷 - 天然气的最大成分 - 在一个名为燃烧的过程中，每年浪费150亿立方米，并产生惊人的4亿吨二氧化碳，使这一过程成为一个重要的贡献者全球暖化。让气体逃逸未燃烧会导致更大的环境损害，因为甲烷是比二氧化碳更有效的温室气体。
为什么所有这些甲烷都被浪费，当时在同时被吹捧为一个重要的“桥梁”燃料，因为世界阉牛远离化石燃料，是所谓的页岩气革命的核心？答案，正如俗话所在的房地产业务，很简单：位置，位置，位置。
甲烷散发出的孔主要被剥削于其石油;甲烷只是副产品。在方便的地方，捕获甲烷并用于产生电力或产生化学品。然而，需要特殊的设备来冷却和加压甲烷气体，并且需要特殊的加压容器或管道来运输。在许多地方，如海上石油平台或远离所需基础设施的远程油田，这在经济上不可行。
但是现在，麻省理工学院化学教授耶政希望教授和三位同事已经找到了一种使用电力，这可能来自可再生来源，将甲烷转化为甲醇的衍生物，一种可以制成汽车燃料或用作前体的液体。各种化学产品。这种新方法可以允许在远程位点进行低成本的甲烷转换。在ACS Central Science期刊中描述的发现可以铺平使用其他完全浪费的显着甲烷供应的方法。
“这一发现打开了甲烷转换化学的新范式的大门，”北卡罗来纳大学助理学教授，北卡罗来纳大学的助理教授，他没有参与这项工作。
将甲烷转化为液体中间化学形式的现有工业过程需要非常高的操作温度和大型资本密集型设备。相反，研究人员开发了一种低温电化学过程，其将连续补充能够迅速进行转化的催化剂材料。这项技术可能导致“与现有的井口行动相对较低，现场除了，”Surendranath说，Surendranath说，MIT在化学部门的MIT部门厨师职业发展助理教授。
他说，这种系统的电力这样的系统可以来自风力涡轮机或太阳能电池板。他说，这种电化学过程可以提供一种方法来做甲烷转化 - 一种也称为官能化的方法 - “远程，其中很多”搁浅的“甲烷储备。”
他说，“甲烷正在发挥过渡燃料的关键作用。”但他说，现在只是爆发的这个有价值的燃料的数量，“非常令人惊讶。”甚至可以在夜间卫星图像中看到大量浪费的天然气，在北达科他州的北达科他州的巴克诺油田等地区，因为燃烧着亮起大都市区。基于世界银行估计，甲烷的全球燃烧浪费量相当于大约五分之一的美国天然气消费量。
Surendranath说，当那种天然气被爆发而不是直接发布时，“你正在减少环境伤害，但你也浪费了能量。”他说，寻找以足够低的成本来解决足够低的成本来实现甲烷转换，以使远程站点成为大学的大挑战，“他说。使甲烷转化如此艰难的是甲烷分子抗蚀剂中的碳 - 氢键被破坏，并且同时存在过度反应的风险，并以破坏所需的最终产品的失控过程结束。
他说，已经研究了这项工作的催化剂，这些催化剂已经研究了多年，但它们通常需要限制反应速度的苛刻化学试剂。关键的新进步正在增加电驱动力，可以精确地调节以产生具有非常高反应速率的更有效的催化剂。“由于我们正在使用电力来推动该过程，这使得新的机会更加快速，选择性和便携，而不是现有方法，”Surendranath说。此外，“我们可以访问之前没有人观察到的催化剂，因为我们以一种新的方式生成它们。”
反应结果是一对液体化学物质，双硫酸甲酯和甲磺酸，可以进一步加工以制备液体甲醇，是燃料，塑料和药物的有价值的化学中间体。使甲醇所需的额外处理步骤仍然非常具有挑战性，并且必须在该技术可以在工业规模实施之前完善。研究人员正在积极地改善他们解决这些技术障碍的方法。
“这项工作真的很突出，因为它不仅报道了一种用于甲烷前体的选择性催化官能化的新系统，而且还包括对系统如何能够进行这种选择性化学的详细了解。Dempsey说，机械信息将在将此令人兴奋的发现转化为工业技术方面。“
研究团队包括邮政编码Matthew O'Reilly和博士生Rebecca Soyoung Kim和Seokjoon哦，所有在麻省理工学院的化学系。这项工作得到了意大利能源公司ENI S.P.A的支持。通过麻省理工学院能源倡议。
出版物：Matthew E. O'Reilly，等，“催化甲烷单官能化通过电流高价PD中间体，”ACSENT。SCI。，2017年; DOI：10.1021 / ACSCENTSCI.7B00342
