[发明专利]一种利用氢化物在室温下实现碳酸盐转换生产甲烷的方法

说明书

本发明属于清洁能源的技术领域，公开了一种利用氢化物在室温下实现碳酸盐转换生产甲烷的方法。具体包括以下步骤：在保护气氛下，将碳酸盐及氢化物置于球磨罐中，在室温下，采用球磨机进行球磨反应后制得甲烷气体。本发明实现了室温下碳酸盐转化为甲烷的目的，通过氢化物和碳酸盐反应生产存储甲烷，为碳酸盐的合理利用提供了新的方法，用氢化物代替H₂，同时避免了H₂的不安全问题。氢化物在球磨反应过程中原位生成的固体产物纳米Ni具有较小的晶粒尺寸，可作为碳酸盐甲烷化反应的催化剂与传统的催化剂对比，该催化剂在室温球磨条件下具有较高的催化活性，同时固体产物可以通过氢化吸氢重新得到金属氢化物，从而实现氢化物的循环使用。

技术领域

本发明属于清洁能源的技术领域，具体涉及一种利用氢化物在室温下实现碳酸盐转换生产甲烷的方法。

背景技术

早在2003年有研究者通过行星式傅里叶光谱仪探测到了火星上甲烷的存在，进而对火星上甲烷的来源进行了模拟与分析，其主要来源除了细菌及微生物的作用还有火星内部及火山口处水与岩石的反应，以及外来因素例如彗星撞击产生的甲烷，因此研究者们对各种因素形成甲烷的条件进行了深入的研究，其中火星内部非生物的岩石向甲烷的转化引起了广泛的关注。研究者发现地壳中非生物的岩石能被还原得到甲烷等燃料，即岩石的主要成分碳酸盐与蛇纹石反应实现可实现碳酸盐向甲烷的转化(方程式1)，这些反应几乎都需要在压力1GPa，温度500℃条件下才能进行。

对碳酸盐还原的积极思考引发了研究者们对实现以及促进全球C循环有了更深探索，作为C循环中重要物质的CO₂是引起全球气候变化的主要元凶，自工业革命以来，由于人类的工业生产活动排放了大量的二氧化碳等污染气体到大气环境中，使得大气中二氧化碳的浓度快速升高，造成了温室效应不断加剧，全球气候逐渐变暖，世界各国都纷纷开启了环境污染治理，减少大气中CO₂浓度的方法主要包括3个方面，即CO₂的捕获与存储(CCS技术)，CO₂的分离以及CO₂的转化。其中，CCS技术即实现CO₂的固化生成碳酸盐的过程，该过程受到了广泛的关注及利用，2016年Science上发表了将CO₂变成“石头”的报道，该反应机理如下(方程式2～4):

CO₂+H₂O＝2H+CO₃^2- (2)

CaSiO₃+2H＝Ca²⁺+SiO₂+H₂O (3)

CO₃^2-+Ca²⁺＝CaCO₃↓ (4)

碳酸盐作为一种具廉价，储量丰富的C资源，寻找合适的方法将碳酸盐转化成化学品及燃料有利于实现C的循环利用，这个过程需要还原剂的加入，目前，关于碳酸盐还原的研究较少，且该反应几乎都需要在较高温度以及压力条件下才能进行。同时，该反应将碳酸盐转化为甲烷的具体反应机理以及中间物种尚未明晰。因此，研究室温下碳酸盐还原的性能及机理将对今后碳酸盐还原及实现全球碳资源循环利用提供借鉴意义。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种利用氢化物在室温下实现碳酸盐转换生产甲烷的方法。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种利用氢化物在室温下实现碳酸盐转换生产甲烷的方法，包括以下步骤：

在保护气氛下，将碳酸盐及氢化物置于球磨罐中，在室温下，采用球磨机进行球磨反应后制得甲烷气体。