1月6日，中國科學院大連化學物理研究所 (以下簡稱為大連化物所) 李燦院士團隊研發(fā)的“離場電催化全分解硫化氫制氫和硫黃技術”在北京通過中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果評價。評價委員會專家一致認為：該成果達到國際領先水平，同意通過評價，建議擴大裝置規(guī)模，加快推廣應用。

　　基于該技術，李燦團隊還聯(lián)合山東三維化學集團股份有限公司、榆林中科潔凈能源創(chuàng)新研究院、灝鳴能源科技 (大連) 有限公司共同完成了“離場電催化全分解硫化氫制氫和硫黃工業(yè)示范項目”。

　　該項目一定程度上解決了環(huán)境污染問題，為天然氣、石化、煤化工等行業(yè)提供了關鍵綠色轉型方案，也為高含硫化氫資源開發(fā)與工業(yè)綠色低碳發(fā)展提供了堅實支撐。

硫化氫消除之困

　　當前，以天然氣、石油、煤炭等一次能源為主體的全球能源體系的發(fā)展正面臨著硫化氫排放所帶來的環(huán)境挑戰(zhàn)。作為一種劇毒化合物，硫化氫容易被氧化為二氧化硫并形成酸雨，危害生態(tài)環(huán)境和人體健康。它主要伴生或副產于天然氣開采、煉油化工行業(yè)和煤化工過程。據不完全統(tǒng)計，我國每年處理的硫化氫量約80億立方米，全球范圍內年處理量超過700億立方米，潛在待處理量超過4萬億立方米。

　　因此，實現硫化氫的完全消除與資源化利用，一直是天然氣開采、煉油化工行業(yè)、煤化工等工業(yè)過程中長期面臨的世界難題。

從實驗室到工廠的“跨越”

　　為解決上述難題，李燦院士團隊自2003年起便致力于探索利用光、電等非常規(guī)手段分解硫化氫。經過十余年實驗室研發(fā)，團隊成功解決了規(guī)?；纸饬蚧瘹涔こ谭糯髥栴}，研發(fā)出具有我國自主知識產權的“離場電催化全分解硫化氫制氫和硫黃技術”。

　　該技術在反應空間上解耦化學反應和電荷傳輸，利用電子介導將電極表面反應移離電極，在電極外的反應器中分別完成硫化氫氧化制硫黃和質子還原產氫。這一設計有效解決了硫黃在電極表面沉淀及污染電池隔膜的工程難題，緩解了催化劑表面氣泡粘附動力學對放氫反應的影響，實現了電化學系統(tǒng)與大型化工裝置耦合和工程放大，改變了傳統(tǒng)電催化體系的反應模式，在工程原理上具有安全性和可靠性。

　　目前，該項技術已申請26項專利，其中12項已獲授權，并形成了完整的專利包。

　　此后，李燦院士團隊與企業(yè)合作，在煤化工領域開展了硫化氫消除與資源化利用的工業(yè)示范項目。其主要包含四個方面的技術創(chuàng)新: 離場電催化全分解硫化氫制氫和硫黃技術;高效率、高穩(wěn)定性的電化學池及系統(tǒng);高轉化率、高效分離的硫化氫氧化熔融一體反應系統(tǒng);高品質硫黃和高純氫氣回收技術。

　　該工業(yè)示范項目建成國內外首套10萬方/年離場電催化全分解硫化氫制氫和硫黃中試示范裝置，以河南能源集團新鄉(xiāng)中新化工20萬噸/年甲醇裝置中副產的硫化氫為原料，采用撬裝模塊設計，由硫化氫氧化生產硫黃、質子還原產氫和電化學池三個主體單元構成。運行數據顯示，裝置連續(xù)運行超過1000小時，實現了硫化氫的完全轉化(尾氣中硫化氫<1 ppm)，產品硫黃純度>99.95%、氫氣純度>99.999%。

原創(chuàng)技術助力“雙碳”目標

　　“離場電催化全分解硫化氫制氫和硫黃技術”是有自主知識產權的原創(chuàng)性技術。

　　該技術為硫化氫的完全消除與資源化利用提供了全新路徑，最大程度處理硫化氫等污染排放物，有效保護了生態(tài)環(huán)境，實現“制氫+硫黃”的雙重資源化收益，拓寬了工業(yè)領域清潔低碳氫的生產路徑。

　　與此同時，這項技術也對我國氫能產業(yè)及低碳能源體系建設具有積極推動作用，兼具環(huán)境與經濟效益。

　　據國際氫能協(xié)會預測，到2030年，我國綠氫規(guī)劃產能約180萬噸。若采用風光電驅動該技術，處理我國每年約80億立方米的硫化氫，可在消除污染的同時回收約73萬噸清潔低碳氫，相當于綠氫規(guī)劃產能的40%，對推動相關行業(yè)實現“雙碳”目標具有重要意義。