Катализатор за секунды превращает углекислый газ в полезный метан

Метанирование CO₂ — процесс каталитического превращения углекислого газа в метан с помощью водорода — давно рассматривается как перспективный способ хранения избыточной возобновляемой электроэнергии и утилизации промышленных выбросов. Ключевое ограничение: создание эффективных катализаторов для этой реакции обычно требует многостадийного синтеза с прокалкой, восстановлением и промежуточными обработками. Новая разработка из Токийского технологического института, описанная на Phys.org, предлагает одношаговый путь. Подробнее о смежных научных разработках ранее писали «Пронедра» в материале о солнечном катализаторе для превращения нитратов.

Исследовательская группа синтезировала катализатор на основе никеля, нанесённого на оксид церия (Ni/CeO₂), методом пламенного пиролиза. Этот метод предполагает сжигание раствора предшественников в пламени: за доли секунды образуются наночастицы с высокой удельной поверхностью и равномерным распределением активного металла по носителю.

Ключевые результаты:

• катализатор демонстрировал высокую конверсию CO₂ уже при температурах от 300 °C;
• метан образовывался с высокой селективностью — побочных продуктов значительно меньше, чем при аналогичных процессах;
• одношаговый синтез занимает лишь секунды против часов традиционной пропитки и прокалки;
• структура катализатора оказалась стабильной при длительной работе в условиях реактора.

Метанирование CO₂ становится всё более актуальным в контексте так называемой «Power-to-Gas» концепции: избыточная электроэнергия ветровых и солнечных станций расходуется на производство зелёного водорода, который затем реагирует с CO₂ и превращается в синтетический метан. Метан можно закачивать в существующую газовую инфраструктуру.

Результаты получены в лабораторных условиях. Масштабирование пламенного пиролиза до промышленного уровня и оценка долгосрочной стабильности в реальных потоках газа с примесями — следующие необходимые шаги.