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“理工振興”學術動態(tài)：物理學院光驅動碳中和研究團隊在自運行光熱CO2甲烷化領域取得重要進展

2024-12-12

近期,，物理學院光驅動碳中和研究團隊在自運行光熱CO2甲烷化領域取得重要進展，相關工作“Persistent photothermal CO2 methanation without external energy input”以河北大學為第一單位發(fā)表在《Energy & Environmental Science》（IF=32.4, 2024）,。碩士研究生杜凱,、國佳琪,、宋晨曦、劉鑫為論文共同第一作者,，李亞光研究員,、葉金花教授和河北農業(yè)大學袁大超副教授為共同通訊作者。

光熱CO2甲烷化在實現(xiàn)碳中和與太空探索中扮演著關鍵角色,，但光熱催化不能在黑暗條件下自主運行,，這限制了光熱催化的工業(yè)應用。在本研究中,，我們通過新型催化劑和光熱系統(tǒng)的耦合實現(xiàn)了能夠晝夜持續(xù)運行的光熱CO2甲烷化,。首先我們合成了NiO和CeO2的二維固溶體（2D Ni1Ce1O3）,，具有優(yōu)秀的低溫CO2甲烷化性能。其在200°C和300°C下的CH4生成速率分別達到80±4 mmol g-1 h-1和2125±43 mmol g-1 h-1,，CH4選擇性高達99.58±0.12%,。2D Ni1Ce1O3結合我們自制的TiC/Cu基光熱器件，該系統(tǒng)在弱光輻照條件下展現(xiàn)出2901 mmol g-1 h-1的光熱CO2甲烷化速率,。即使在完全黑暗的條件下,，其CO2甲烷化速率仍可達到~830 mmol g-1 h-1，這是由于CO2甲烷化的反應熱完全能夠維持反應溫度,。放大的室外示范實現(xiàn)了連續(xù)五天的連續(xù)運行,，其總產量達到898立方米，并額外獲得了10噸熱水,，充分展示了自運行光熱CO2甲烷化的工業(yè)化潛力,。