我所“离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术”通过科技成果评价

16日,基于我所太阳能研究部(DNL16)李灿院士团队研发的“离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术”在北京通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果评价。中国石油化工集团有限公司曹湘洪院士担任科技成果评价委员会主任,中国科学院城市环境研究所贺泓院士担任评价委员会副主任。中国石油化工集团有限公司谢在库院士、中国石化工程建设有限公司孙丽丽院士、中国石化石油化工科学研究院聂红院士我所副所长黄延强、科研及职能部门相关人员等出席会议。

会上,李灿作了离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术的研究报告,山东三维化学集团股份有限公司总经理郝文亮作了离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术的工作报告,现场考核专家组组长、中国科学院大学郝郑平教授作了离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术的中试装置考核报告。评价委员会专家详细审查了查新报告及相关评价材料,并与科研团队、合作企业等进行了深入的交流、讨论。最后,评价委员会专家一致认为,该成果达到国际领先水平。一致同意通过评价。建议扩大装置规模,加快推广应用。

科技成果评价会后,我所举行了离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术科技成果媒体见面会,黄延强主持会议。新华社、中央电视台、中央人民广播电台、光明日报、经济日报、中国日报、科技日报、中国新闻社、中国科学报、人民网、光明网、中国网、瞭望新闻周刊、中国化工报、中国能源报、新京报、大公文汇报等媒体记者出席了媒体见面会。会上,我所王庆楠副研究员简要介绍离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术情况,记者就感兴趣的问题与科技成果评价委员会专家、科研团队成员、企业代表等进行了交流。

当前,以天然气、石油、煤炭等一次能源为主体的全球能源体系的发展正面临着硫化氢排放所带来的环境挑战。作为一种剧毒化合物,硫化氢容易被氧化为二氧化硫并形成酸雨,危害生态环境和人体健康。它主要伴生或副产于天然气开采、炼油化工行业和煤化工过程。据不完全统计,我国每年处理的硫化氢量约80亿立方米,全球范围内年处理量超过700亿立方米,潜在待处理量超过4万亿立方米(数据来源:中国硫酸工业协会、华经产业研究院)。因此,实现硫化氢的完全消除与资源化利用,一直是天然气开采、炼油化工行业、煤化工等工业过程中长期面临的难题。

为解决上述难题,李灿院士团队自2003年起便致力于探索利用光、电等非常规手段分解硫化氢。经过十余年实验室研发,团队成功解决了规模化分解硫化氢工程放大问题,研发出具有我国自主知识产权的“离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术”。

该技术在反应空间上解耦化学反应和电荷传输,利用电子介导将电极表面反应移离电极,在电极外的反应器中分别完成硫化氢氧化制硫磺和质子还原产氢。这一设计有效避免了硫磺在电极表面沉积及污染电池隔膜的难题,排除了催化剂表面气泡粘附析氢反应的影响,发明了电催化制化学品的新反应模式。目前,该项技术已申请26项专利,其中12项已获授权,具有完全自主知识产权。

基于该技术,李灿团队还联合山东三维化学集团股份有限公司、榆林中科洁净能源创新研究院、灏鸣能源科技 (大连) 有限公司合作,在煤化工领域开展了10万方/年硫化氢消除与资源化利用的工业示范项目。其主要包含四个方面的技术创新: 离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术;高效率、高稳定性的电化学池及系统;高转化率、高效分离的硫化氢氧化熔融一体反应系统;高品质硫磺和高纯氢气回收技术。

该工业示范项目以河南能源集团新乡中新化工20万吨/年甲醇装置中副产的硫化氢为原料,采用撬装模块设计,由硫化氢氧化生产硫磺、质子还原产氢和电化学池三个主体单元构成。连续运行时间超过1000小时,实现了硫化氢完全转化 (尾气中硫化氢含量小于1 ppm),产品硫磺纯度大于99.95%、氢气纯度大于99.999%。既消除了硫化氢的污染,又实现了污染物的资源化利用,社会经济效益显著。

根据科技查新报告和国内外现行工业情况,此前未见同类技术报道,“离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术”属该领域具有自主知识产权的原创性技术。

该技术为硫化氢的完全消除与资源化利用提供了全新路径,最大程度处理硫化氢等污染排放物,有效保护了生态环境,实现“制氢+硫磺”的双重资源化收益,拓宽了工业领域清洁低碳氢的生产路径。

与此同时,这项技术也对我国氢能产业及低碳能源体系建设具有积极推动作用,兼具环境与经济效益。

据国际氢能协会预测,到2030年,我国绿氢规划产能约180万吨。若采用风光电驱动该技术,处理我国每年约80亿立方米的硫化氢,可在消除污染的同时回收约73万吨清洁低碳氢,相当于绿氢规划产能的40%,对推动相关行业实现“双碳”目标具有重要意义。(文/王庆楠 图/岳伟

版权所有 © 中国科学院大连化学物理研究所 本站内容如涉及知识产权问题请联系我们 备案号:辽ICP备05000861号-1 辽公网安备21020402000367号