“剧毒废气”变废为宝！离场电催化技能“上台”

  硫化氢是一种剧毒化合物，但一起又是一种重要资源，一般伴生或副产于天然气挖掘、炼业和煤化工进程。

  怎么变废为宝？近来，我国科学院院士、我国科学院大连化学物理研讨所研讨员李灿团队成功研制出离场电催化技能，有望代替工业现行的克劳斯技能，不只能在室温、常压下完成硫化氢全分化制氢和硫磺，还能在天然气挖掘、炼业和煤化工进程中完成硫化氢的消除和资源化使用，并成为低成本制绿氢的一条新途径。相关效果发表于《环境科学与技能》。

  审稿人以为，离场电催化技能代表了分化硫化氢制氢和硫磺范畴的重大进展，供给了一条可与当时克劳斯技能竞赛的有远景、原创性的新途径。

  硫化氢是一种常见化合物，规范状况下是一种易燃的酸性气体，无色，低浓度时有臭鸡蛋气味，浓度极低时便有硫磺味，有剧毒。据不彻底统计，我国每年的硫化氢处理量约为80亿立方米，全球每年的硫化氢处理量达700亿立方米。

  怎么安全、高效地处理这一巨大数量的剧毒气体，是天然气挖掘、炼业、煤化工等工业范畴长时间面对的难题，也是具有百年前史的重要研讨课题。现在，全球范围内大多选用克劳斯工艺对工业中的硫化氢做处理，即经过将硫化氢氧化成硫磺和水以此来完成消除。

  “克劳斯工艺常常要高温度高压力的反响条件，且难以一次彻底消除硫化氢，其发生的尾气仍有很多含硫化合物，排放后仍会损害环境，因而还有必要进行屡次处理。”李灿介绍说，“尽管这一进程回收了硫磺，但十分名贵的氢资源却以水分的办法丢失，这在某些特定的程度上造成了资源的丢失。”

  这一传统工艺的缺乏，鼓励研制团队不断进行探究，以期能找到代替克劳斯工艺进程的新技能。

  工业范畴另一种处理硫化氢的办法慢慢地发展起来，那就是将硫化氢进行分化，并生成氢气和硫磺。

  曩昔，人们曾测验选用高温热分化的办法处理硫化氢，但硫化氢的转化率较低，经济效益很差。

  李灿团队自2003年起就致力于选用十分规技能进行硫化氢分化反响的研讨，先后选用光催化、电催化、光电催化等技能探究了硫化氢分化制氢和硫磺，在原理上验证了十分规技能道路的可行性。

  “但在工程方面完成硫化氢分化反响的规模化、接连化等仍存在很大应战。”李灿告知《我国科学报》。

  经过多年深耕，该团队总算研制出一项新技能电子介导对驱动的离场电催化。

  据介绍，该技能使用电子介导对与硫化氢之间的化学势差，将本来发生在电极外表的硫化氢氧化生成硫磺的进程转移到外部反响器中进行，并选用相同的战略使用另一电子介导对的价态改变，在电极外的反响器中将氢质子复原生成氢气。

  经过这一新战略，可以把硫化氢的化学转化和电极外表的电荷交流奇妙解耦，这样氧化反响（硫磺生成）和复原反响（放氢进程）可以在电化学池外的反响器中别离独立进行，推进了其工业进程的扩大。

  研制团队同期展开了扩大实验，完成了100升硫化氢/天的小规模技能验证和长周期运转实验。选用该技能，硫化氢转化率大于99.9999%，含硫污染物排放低于1 ppm（百万分之一），氢气纯度不低于99.999%。

  这种立异的电子介导对驱动的离场电催化技能，可以在温文条件下将硫化氢分化为氢气和硫磺。这不只避免了传统克劳斯工艺的问题，处理了电化学技能扩大的工程难题，还完成了硫化氢的资源化使用，为氢能的开发供给了一条新途径。

  该技能先后共请求17项专利、7项授权，组成了完好的专利包，形成了具有我国自主知识产权的原创性技能，具有可观的使用远景和净经济效益，天然气挖掘、石油炼制、煤化工范畴的多家企业正在谋划将该技能转化落地。

  当然，李灿团队的方针不止于此。现在，该团队现已与相关企业达到协作，展开10万立方米/年硫化氢分化制氢和硫磺项意图工业侧线实验。这一项意图成功施行将对硫化氢处理职业发生深远影响，经过硫化氢分化制氢推进制氢职业的产能晋级。此外，该项目经过硫化氢的高效吸收和转化，削减环境污染，契合日益严厉的环保规范，为天然气挖掘、石油炼化和煤炭加工使用等工业生产的可持续发展注入新生机。