科學家解鎖可燃冰轉化新通道

本報海口9月10日電（記者王曉櫻 通訊員張陽） 記者日前從海南大學獲悉，該校海洋清潔能源創新團隊研發的新型催化體系，可在僅70℃的温和條件下，將氣態甲烷高效轉化為高附加值的液體甲醇，為我國可燃冰資源就地利用提供了具有自主知識產權的技術方案，也標誌着我國在低温催化領域取得實質性突破。相關成果近期發表在國際學術期刊《自然·通訊》上。

海南大學海洋科學與工程學院副研究員鄧培林介紹，可燃冰是21世紀最具商業開發價值的戰略能源之一，其主要成分甲烷是一種高密度、低碳的能源分子，但由於其分子結構極其穩定，碳氫鍵難以在温和條件下斷裂，轉化過程長期面臨技術瓶頸。傳統工業方法需在超過1000℃高温和50個大氣壓的高壓條件下進行，不僅能耗巨大，還容易導致甲烷過度氧化為二氧化碳，造成資源浪費和環境污染。而甲醇常温下為液體，便於儲存和運輸，既是重要的基礎化工原料，也可用作為船舶、汽車等領域的清潔燃料。如何在温和條件下實現甲烷向甲醇的高效、綠色轉化，是國際催化化學領域公認的難題。

為攻克這一難關，海南大學團隊將突破口放在催化劑上。他們發現，通過對催化劑晶面進行精密“裝修”，即使在較低温度下也能高效“喚醒”甲烷分子，並快速釋放生成的甲醇，避免其被進一步氧化為二氧化碳。研究人員還通過引入金原子調控催化劑的電子結構和表面活性位點，使其在70℃下即可實現甲烷活化與甲醇脱附的同步進行。

該技術實現了兩個關鍵突破：一是將傳統反應所需的高温環境顯著降至70℃，顯著降低能耗與操作風險；二是達到了近100%的轉化選擇性，甲醇生成幾乎“零副產”，有效避免資源浪費。鄧培林表示，該新型催化體系具備温和反應條件、持續催化活性和高產品選擇性等優勢，未來可與海上可燃冰開採設備協同應用，實現在開採現場就地轉化氣態甲烷為液態甲醇，既規避甲烷泄漏風險，又降低運輸成本。除可燃冰外，該技術還適用於天然氣田、頁岩氣及伴生氣等多種富甲烷資源的清潔利用，應用前景廣闊。

目前，該成果仍處於實驗室小試階段，團隊正推進反應器放大與催化劑穩定性測試，計劃在未來三至五年內完成中試示範裝置落地，並逐步推進產業化落地。

“我們的目標是讓這項核心技術真正落地海南，打造‘陸海聯動’的清潔能源轉化示範基地。”鄧培林表示，面向未來，研究團隊將持續推動催化材料規模化製備及產業轉化進程，力爭在甲烷綠色催化領域實現中國引領，為全球能源轉型貢獻“海南智慧”和“中國方案”。