利用含硒熔融金属催化剂，“甲烷 → 氢气”转化率最高提升36.3%
韩国化学研究院Han Seungju博士研究团队9日表示，已开发出一项利用添加硒（Se）的熔融金属催化剂（NiBi、CuBi）提升青绿氢生产效率的技术。
青绿氢是通过甲烷（CH4）热分解生成的，不排放碳。该方式具备大规模生产的可能性，是介于二氧化碳排放量较大的灰氢，以及虽然不排放碳但因高成本在商业化应用上存在局限的绿氢之间的一种中间阶段氢气。
照片自左下角起按顺时针方向依次为第一作者 Son Juho 学生研究员、通讯作者 Han Seungju 高级研究员、共同作者 Lee Donghyun 学生研究员、Park Gyeonga 研究员。韩国化学研究院提供
View original image在甲烷热分解过程中生成的固体碳以石墨或炭黑形式存在，可用于工业用途，因此无需对碳单独储存或处置，而是可以实现经济利用，这是一大优势。
全球市场调研机构VMR（Verified Market Reports）在去年12月发布的报告中预测，与青绿氢生产技术相关的全球市场规模将从2023年约168亿美元，以年均5.3%的速度增长，到2030年达到约228亿美元。随着全球对清洁能源需求的增加以及去碳化努力的推进，青绿氢技术的重要性正与日俱增。
然而，甲烷热分解方式需要较高温度，而且在使用固体催化剂时，催化剂表面会沉积碳，从而导致催化剂快速失活，这是其缺点。
为克服既有催化剂的缺陷，研究团队开发出一种包含硒的三元熔融金属催化剂，改进了催化活性和气泡控制性能。通过使用液态的熔融金属催化剂替代传统固体催化剂，可以更容易分离甲烷热分解过程中生成的碳，从而在长时间内保持稳定反应。
随着反应物在催化剂内的停留时间延长，氢气生产率得到提高；硒降低了催化剂工作所需的活化能，促进了镍表面的暴露，从而改善了镍活性位点对甲烷的转化效率。
含硒的三元催化剂（NiBiSe、CuBiSe）相比传统催化剂，使甲烷向氢气的转化率分别提高了36.3%和20.5%。其中，镍–铋–硒（NiBiSe）催化剂在超过100小时的长时间反应中也能在性能无衰减的情况下稳定运行。
Han Seungju博士表示：“本次研究克服了既有青绿氢生产技术的局限，有望为实现碳中和作出重要贡献。”韩国化学研究院院长Lee Youngguk也强调称：“以商业化为目标开发的这项技术，将成为实现无碳排放青绿氢生产的核心技术。”
收录本次研究成果的论文已于去年12月发表在材料与化学领域国际学术期刊《Applied Catalysis B: Environmental and Energy（影响因子20.3）》上。韩国化学研究院Han Seungju博士与韩国生产技术研究院Seo Jeongcheol博士担任通讯作者，韩国化学研究院与延世大学的Son Juho研究生作为第一作者参与了研究。
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