双倍反应器制造氢和合成气体

中国化学家们日前宣布，两个用于生产未来能源的关键化学反应可以在单张膜反应器中被连接以提高其反应效率。

华南理工大学王海辉领导的一组科学家日前制作了一个实验反应器，可以将分解水生成氢气的反应和从甲烷中产生混合气体（一氧化碳和氢气的混合物）的反应结合起来。混合气体被通过Fischer-Tropsch反应转化成液态烃燃料。

先前的研究显示，水分解反应可以通过在一种用名为MIECM（氧离子和电子掺杂的传导膜）的透氧膜制成的试管中加热水来进行。当水被分解成氢气和氧气——这是一种均衡反应——氧气通过膜透出，促使反应继续进行并获得最终产品。

王海辉现在证实，通过膜的氧气可与甲烷反应用来制造混合气体。生产混合气体的反应使膜外的氧含量维持在低浓度，从而保持了氧浓度的梯度。这一梯度确保氧气能持续地通过膜，加速了水分解反应。

从水和甲烷中制造一氧化碳和氢气的整个过程看起来就像众所周知的甲烷蒸汽重整（steam reforming of methane）。不过，将这个反应的两种产品气体独立开来是有益的，王海辉说。因为它能够生产纯氢，以及氢气和一氧化碳比例理想的混合气体，二合一，以用于接下来的Fischer-Tropsch阶段反应。

“我认为将这两种反应结合起来是一个很好的点子，”荷兰Twente大学同样也研究氧透过膜的Henny Bouwmeester说。“使用两种广泛易得的气体并把它们同时转化成两种很有应用潜力的产品是非常聪明的做法。唯一的问题是膜材料的稳定性。工业界希望所用的膜可以超长时间使用，你不能每个月都更换它们。”

王海辉说，实验室测试的结果显示现有的膜材料可以在十天内保持稳定，不过他正在与德国工程企业Uhde合作进行更长时间的测试。“我们希望继续发展这一技术使之能应用于工业，许多工作—包括建模在内—很快就会进行，”王海辉告诉《化学世界》记者。

James Mitchell Crow