离场电催化全分解硫化氢技术通过评价达国际领先 资源化“变废为宝”拓展制氢新路

硫化氢处理长期困扰能源产业 硫化氢作为一种剧毒化合物,广泛伴生于天然气开采、炼油化工和煤化工等工业过程。

这种有害物质极易被氧化为二氧化硫,进而形成酸雨,对生态环境和人体健康造成严重威胁。

据统计,我国每年处理的硫化氢量约80亿立方米,全球年处理量超过700亿立方米,潜在待处理量更是高达4万亿立方米。

长期以来,如何实现硫化氢的完全消除与资源化利用,一直是天然气、石油化工、煤化工等产业面临的重大难题,也是制约这些行业绿色转型的关键瓶颈。

自主创新突破工程难点 为破解这一难题,李灿院士团队自2003年起便开始探索利用光、电等非常规手段分解硫化氢。

经过十多年的实验室研发和技术攻关,团队成功研发出具有完全自主知识产权的"离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术"。

这项技术的核心创新在于在反应空间上实现了化学反应与电荷传输的解耦,通过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两个过程。

这一设计方案有效解决了传统电催化体系中硫磺在电极表面沉淀、污染电池隔膜等工程难题,同时缓解了催化剂表面气泡粘附对放氢反应的动力学影响。

相比传统电催化技术,新技术在工程原理上具有更高的安全性和可靠性,实现了电化学系统与大型化工装置的有效耦合和工程放大。

目前,该技术已申请26项专利,其中12项已获授权,形成了完整的专利包。

工业示范装置运行成效显著 基于该技术,李灿团队与山东三维化学集团、榆林中科洁净能源创新研究院、灏鸣能源科技等企业合作,共同完成了"离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺工业示范项目"。

该项目建成了国内外首套10万方/年离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺中试示范装置,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。

示范装置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进行处理。

运行数据表明,装置连续运行超过1000小时,实现了硫化氢的完全转化,尾气中硫化氢浓度低于1ppm,产品硫磺纯度超过99.95%,氢气纯度超过99.999%。

这些指标充分证明了该技术的高效性和稳定性,既消除了硫化氢污染,又实现了污染物的资源化利用,社会经济效益显著。

赋能产业绿色低碳转型 该技术的成功开发为硫化氢的完全消除与资源化利用开辟了全新路径。

通过实现"制氢+硫磺"的双重资源化收益,该技术拓宽了工业领域清洁低碳氢的生产渠道。

在当前全球能源结构调整和"双碳"目标实现的大背景下,这项技术为天然气、石油化工、煤化工等高耗能产业提供了关键的绿色转型方案,有助于这些产业在消除环保隐患的同时,实现经济效益和生态效益的统一。

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,该技术属于该领域具有自主知识产权的原创性成果。

中国石油和化学工业联合会组织的评价委员会专家一致认为该成果达到国际领先水平,并建议扩大装置规模,加快推广应用。

从实验室创新到工业验证,这项技术突破彰显了我国在环境治理与新能源交叉领域的科研实力。

当"黑色污染"转化为"绿色能源"成为现实,不仅为全球硫化氢治理提供了中国方案,更启示我们:生态文明建设与经济发展完全能够实现协同共进。

未来随着技术规模化应用,或将重塑能源化工行业的可持续发展格局。