隨著燃燒以甲烷為主成分的天然氣的發電設備與船舶等逐漸普及,甲烷減排技術所受到的期待日益提升。甲烷的溫室效應比CO₂強,出於氣候變遷對策的觀點,國際間對於甲烷減排的關注也日益提升,因此也產生了對於排放管制強化與相關處理技術提升的要求。
液化天然氣與臭劑往往含有含硫成分,而現有甲烷氧化觸媒不僅會受到含硫成分影響而導致活性下降,在高溫環境下還會因為鉑粒子粗大化而造成觸媒性能下降。一般會利用脫硫裝置去除含硫成分,但難以完全去除,而即使僅有微量的硫存在,也可能會導致觸媒劣化,因此需要開發能在含硫高溫環境下抑制觸媒性能下降,穩定維持性能的甲烷氧化觸媒。
有鑑於此,田中貴金屬開發出MOC1-30。MOC1-30能利用獨有技術,讓吸附在觸媒表面的硫以三氧化硫的形式脫附,維持白金粒子與載體間的結合狀態,藉此抑制硫對於催化反應的妨礙,並透過抑制白金粒子粗大化,避免觸媒性能下降,長期維持穩定的觸媒活性。
本研究在氮氣中含有2000 ppm甲烷(1 ppm為0.0001%)、10%氧氣與1 ppm二氧化硫的模擬氣體條件下評估MOC1-30的觸媒性能,確認經過1000小時連續反應後,甲烷轉化率仍維持在80%以上。此外,在含有3 ppm二氧化硫的模擬氣體條件下,也確認在經過100小時連續反應後,仍可維持約90%的高甲烷轉化率,並在與鉑系觸媒與鈀系觸媒比較後,確認其耐久性能大幅優於既有觸媒。
由此可見,MOC1-30具有優異的耐硫性與甲烷淨化性能,可望應用於固定式燃氣引擎、船用燃氣引擎等用途,協助降低甲烷排放。目前,燃氣引擎的應用領域正持續擴大,包括資料中心用分散式電源、緊急發電及船舶動力等,使用後的觸媒更可以回收並重新資源化,預期能夠對永續資源循環有所貢獻。在持續成長的燃氣引擎市場中,MOC1-30將成為有助於實現碳中和社會的有力產品。