电驱动集成CO2甲烷化与干式重整实现高效可调合成气生产

本研究针对CO2资源化利用难题，开发了电驱动集成催化系统。通过Ru/CeO2和Ni/Al2O3–CeO2催化剂的分级反应，实现CO2至可调合成气（H2/CO）的高效转化，残余氢有效抑制积碳，为可再生能源储运提供新方案。

　　

研究人员开发了一种创新的电驱动集成催化系统，将二氧化碳(CO₂)甲烷化（萨巴蒂尔反应）与甲烷干式重整(DRM)相结合。该系统采用螺旋状钌/氧化铈(Ru/CeO₂)和镍/氧化铝-氧化铈(Ni/Al₂O₃–CeO₂)催化剂，通过焦耳热效应实现直接电加热，无需外部加热炉即可实现精准温控和能量输入。

在第一阶段反应中，CO₂在15瓦功率下实现约50%的转化率，高效氢化为甲烷(CH₄)。生成的富甲烷气流随后进入第二阶段干式重整反应器，在40-120瓦可调功率下转化为合成气（氢气(H₂)与一氧化碳(CO)）。随着功率提升至120瓦，甲烷转化率接近完全转化。

值得注意的是，甲烷化阶段残留的氢气有效抑制了DRM催化剂的积碳现象，使系统在连续10小时测试中保持稳定性能。?分析表明当氢碳投料比(H₂/CO₂)为2.5时，系统整体效率最优且电能附加值最大化。

该技术为可再生能源（风能/太阳能）驱动的CO₂资源化利用提供了新途径，通过可调合成气生产为实现碳中和目标贡献了重要解决方案。