导读 作为主要的温室气体，CO 2和 CH 4是气候变化的主要驱动因素。因此，利用 CO 2和 CH 4作为合成增值化学品的原料可带来显著的经济和环...
作为主要的温室气体，CO 2和 CH 4是气候变化的主要驱动因素。因此，利用 CO 2和 CH 4作为合成增值化学品的原料可带来显著的经济和环境效益。然而，转化这两种分子的主要挑战在于它们的动力学稳定性和热力学平衡限制。
基于透氧钙钛矿膜的催化膜反应器可以在单一装置中实现氧气分离和非均相催化反应的双重功能，从而能够同时转化CO2和CH4 ，与传统固定床反应器相比具有显著优势。
但仍然存在催化反应速率与O 2分离速率不一致、单程CO 2转化率低(不足30%)、能量输入要求高等问题。
为此，南京工业大学的金万勤和他的同事设计了一种独特的两级催化膜反应器，该反应器采用非对称透氧膜和太阳辐射来实现 CO2分解(2CO2 → 2CO+O2 )和 CH4氧化成合成气。
该研究发表在《绿色能源与环境》杂志上。
“在我们设计的催化膜反应器中，二氧化碳分解反应产生的氧气可以通过透氧膜以 100% 的选择性提取，随后用于太阳能辅助甲烷燃烧和重整，”该研究的共同通讯作者张光如说。
“太阳能辅助催化膜反应器实现了35.4%的CO 2转化率和18.1 mL min -1 cm -2的H 2产量，这分别比无太阳辐射的固定床反应器和催化膜反应器高出62倍和1.5倍。”
值得一提的是，两级催化膜反应器的设计还为膜结构的选择提供了极大的灵活性，包括圆盘状膜和中空纤维状膜，有望实现不同化学反应或过程在不同操作温度和压力的中空纤维膜两侧的耦合。
另一位资深通讯作者金万勤补充道：“我们的工作为减少二氧化碳排放提供了一种创新战略，有可能减轻整个工业部门的碳足迹。”