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质子固体氧化物电解池促进乙烷的非氧化脱氢

发布时间:2020/03/04 科技 浏览:759

 
乙烯是重要的石化原料。其产量是一个国家石化生产能力和水平的象征。由于乙烷的氧化和脱氢,难以控制氧化程度,并且副反应大部分使乙烯的选择性降低。
在《 ACS催化》上发表的一项研究中,由中国科学院福建物质结构研究所的谢奎教授领导的研究小组报告了一种耦合系统,其中采用了一种新的非氧化脱氢工艺在质子传导性固体氧化物电解槽中实现了乙烷到乙烯的分离
研究人员发现,乙烷在阳极被电催化成乙烯和质子(C2H6→C2H4 + 2H + + 2e-),质子被电解质“萃取”到阴极形成氢(2H + + 2e-→H2)。当CO2和质子在阴极反应时,会生成CO(CO2 + 2H + + 2e-→CO + H2O)。将CO2还原为CO燃料,减少了两个电极之间的过电势,从而大大提高了乙烷的脱氢效率。
质子的电化学“萃取”实现了乙烷到乙烯的有效非氧化脱氢。在大气压,700℃和0.8 V的条件下,乙烷的转化率高达75.2%,乙烯的选择性为〜100%,并且100小时的运行性能不会降低。
此外,实验和理论结果表明,通过掺杂Nb1.33(Ti0.8Mn0.2)0.67O4-δ(NTMO)并在原位表面铆接生长纳米NixCu1-x合金,金属氧化物界面体系为可以增强乙烷转化的电催化活性和抗碳沉积性。
这种新颖的电催化方法不仅实现了乙烷向乙烯的非氧化脱氢,而且实现了二氧化碳的还原和高价值利用,具有经济和可持续的发展潜力。该研究为C2H6的转化提供了一种高效可靠的电化学方法,为其他烷烃的转化开辟了一条新途径。