通过流动优化和水去除技术提高甲烷化-重整耦合反应器中的二氧化碳转化为固态碳的效率

《New Journal of Chemistry》：Enhancing CO2-to-solid-carbon conversion via flow optimization and water removal in a coupled methanation–reforming reactor

本研究通过优化耦合甲烷化-干法 reforming 反应器的总气体流速并整合水捕集器，显著提高了二氧化碳固碳捕获效率，碳产量从20%提升至60%。同时保持合成气（H2/CO=1.6）的高产，产物碳纳米管/纤维结晶度优化。

　　

将二氧化碳（CO?）连续转化为固态碳的催化过程为实现碳负排放的化学生产提供了一条有前景的途径。在这项研究中，我们在新的操作条件下探讨了二氧化碳甲烷化-干重整-碳捕获耦合工艺，以显著提高碳捕获效率。我们使用了与先前研究相同的实验装置，改变了总气体流量，并在碳捕获单元中加入了水捕集器。测量了这些改变对反应物转化率、产物气体组成和固态碳产量的影响。关键结果表明，优化的流动条件（适当的停留时间）以及水捕集器的引入使得固态碳的产量从原始配置的20%提高到了60%。二氧化碳和甲烷（CH?）的转化率仍然很高（合成气中的氢气/二氧化碳比值稳定在1.6），说明在提高碳捕获效率的同时并未牺牲合成气的生成性能。通过电子显微镜和拉曼光谱对捕获的碳进行表征后发现，在新条件下形成了大量结晶度更高的碳纳米管/纤维。因此，通过优化流动条件的甲烷化-重整耦合反应器能够更好地控制二氧化碳向固态碳的转化过程，从而有效地将二氧化碳封存为稳定的固态物质。