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光催化干重整：这有什么用？
在过去的十年中，甲烷的“干式”重整得到了新的关注，因为它既消耗了二氧化碳（CO2）又消耗了甲烷（CH4）气体，这是两种最丰富的温室气体（GHG）。干重整产生合成气（syngas），即氢气（H2）和一氧化碳（CO）的气态混合物可以用作氢源，广泛用于石化行业，并作为成千上万种工业化学品的基础。鉴于可以从包括掩埋场、废水处理厂或农业在内的各种非化石资源中收集CO2和CH4，因此有效地回收和再利用它们在我们现有的化学供应链中变得非常有吸引力。
来自加拿大多伦多大学等单位的研究人员利用太阳能干式重整过程的技术经济模型来研究十五个案例，其中该反应用于生产从石油化工、沼气、填埋气体、烟气、烟道气和直接空气捕获中获得的原料中的氢气、甲醇和丁醛。本文的目的是提供与太阳能驱动的干燥重整过程的商业应用相关的技术挑战，这在蓬勃发展的全球循环经济中具有巨大潜力，因为它消耗了两个温室气体：二氧化碳和甲烷。相关论文以题为Photocatalytic dry reforming: what is it good for?发表在Energy & Environmental Science。
论文链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/ee/d0ee02809f
图1.可以通过太阳能干法重整生产的合成气中和从中制得的潜在原料来源和下游产品。
图2.左图：此分析中使用的太阳能干法重整过程的流程图。右图：敏感性分析中确定的影响太阳能干法重整过程的运营成本及其相对影响程度的重要因素。
图3 .SDR工艺的潜在原料的简化工艺流程图。
图4.案例研究结果。A至C：使用不同原料的氢气，甲醇和丁烷的生产成本，在各种秤上使用不同的原料。D至F：用于氢、甲醇和丁丹醛生产的最低可能的生产成本，适用于对原料气体选择的每个真实界限的制作。
图5.科学文献中报道的SDR光催化剂的活性，以及使每种原料和下游产品组合的工艺操作成本降至最低所需的最小催化剂活性。
本研究表明，干重整工艺的工业实现在很大程度上取决于原料成本，而原料成本又决定了可以在太阳能干重整工艺下游生产的最终产品。从技术发展的角度来看，改进催化剂的催化剂材料的开发是技术成功的主要驱动力。应提高本征催化剂的活性，以解决因在规模化反应堆中实施而造成的任何运输损失。在协调中，光反应器设计应尽量减少这些运输损失，这对于SDR的成功商业实施至关重要。技术经济分析确定，使用石化原料在使用SDR生产氢、甲醇或丁醛方面具有最大的灵活性，因为原料气体的大规模利用使得潜在的SDR实施具有成本效益。最后，对协同进料捕集以及下游合成气转化技术的研究将使SDR成为商业现实，并为新兴的循环经济做出贡献。（文：SSC）
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