日本中部大學開發以乙烷合成乙烯之低溫、零碳排製程

 

刊登日期:2020/11/25
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日本中部大學推動不排放二氧化碳的乙烯(Ethylene)合成法的開發,研究團隊應用了固態氧化物型燃料電池(SOFC)技術,透過從外部施加電壓,利用原料乙烷的脫氫氧化反應獲得乙烯。合成溫度為200℃以下,具有低溫優點,透過試作出的小型SOFC型反應裝置,已確認能夠合成出乙烯。

中部大學在執行質子傳導性磷酸鹽玻璃(Phosphate Glass)研究的同時,進行中低溫型(150~300℃)燃料電池的開發,研究團隊活用磷酸鹽玻璃相關技術,開發在燃料極進行乙烷的脫氫氧化反應(電解),合成出乙烯的燃料電池型反應裝置。在原理上不會產生二氧化碳,且是由外部供應能源,因此不需要促進分解反應的高溫環境。

試作出的小型電解電池系統是以具有觸媒機能的白金網格做為電極,以及使用了磷酸鹽玻璃的電解質(直徑2cm)所組成,磷酸鹽玻璃的組成為10Ca-10La-10Zn-70P2O5,傳導度在150℃約10-4 S/cm。研究團隊在此裝置填充乙烷,並在150℃下施加0.8V的電壓30分鐘,生成的乙烯量為0.63毫升(mL),反應效率(電流效率)為64%。

今後研究團隊將針對大型化、提升反應效率等課題,進行磷酸鹽玻璃特性提升與大型化的開發,若能實現質子傳導性在100℃條件下達到10-1 S/cm、25 cm2以上的話,將目前已達到實用化之固態高分子型燃料電池(PEFC)的電解質部分予以置換,就可望開發出價格便宜的乙烯合成裝置。


資料來源: 化學工業日報/材料世界網編譯
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