為了研究探索如何將“礦工殺手”轉變為可利用的“寶物”,一個由六盤水師範學院本科生組建的創新創業項目團隊——獵碳科技,開啟了他們的探索曆程。為此,他們開展了長達兩年之久的實驗研究。在項目初期,因缺乏經驗及專業指導,實驗屢次受阻。為了完成目標,項目團隊前往當地多個煤礦進行實地考察調研。在研究如何實現具有安全保障的煤層氣利用方法中,項目團隊探索出一條將低濃度煤層氣潔淨利用、將其轉化為可安全利用的新型工藝的發展道路。
在項目研究階段,團隊通過考察調研,經過試驗研究,發現低濃度煤層氣在催化氧化過程中反應不完全,持續時間短,於是,團隊對采取的低濃度煤層氣樣本進行分析。通過考察調研,發現煤層氣當中存在著一定量的H2S與SO2等含硫物質,從而提出疑問:含硫物質是否就是造成催化不完全的原因,於是團隊著手於這一問題的研究。研究結果得出:硫會導致煤層氣催化氧化不完全。因此,團隊經過討論後開始研發脫硫技術。依托於材料化學工程國家重點實驗室,團隊進行了百餘次含硫物質吸附實驗,取得了脫硫工藝的成功。2022年,團隊發現常規催化劑成本較高,為了製備高效催化劑,開始重新構築催化劑反應器結構,結合煤層氣樣本進行實驗,構築出多塗層結構。2023年,團隊試驗到了裝備測試階段,在設計的裝置上進行試驗的同時,團隊也在煤礦企業開展試驗。經過多次研究對比分析,最後,驗證出試驗數據與實驗效果一致。
在研究試驗期間,團隊實現了三個技術壁壘的突破。一是脫硫技術的突破:高效地、選擇性地處理含硫物質,可防止催化劑硫中毒,並且攻克了低濃度煤層氣難催化氧化的國家級技術難題;二是在催化氧化模塊當中,經長時間催化氧化材料合成及性能測定,開發出了新一代低含量貴金屬氧化催化劑,能夠實現煤層氣的全轉化,提高低濃度煤層氣的利用率;三是在膜分離模塊中,經過多次的係統研究,掌握了分子篩膜大規模合成與分離裝備製造的關鍵性核心技術,已開發出新型高矽分子篩膜,能夠實現對低濃度瓦斯的有效分離提純。簡而言之,這三項技術彌補了我國現有的技術缺陷,可將低濃度煤層氣的化學能安全、潔淨、高效地轉化為電能和熱能,實現廢棄資源再利用和溫室氣體近零排放。我國為煤層氣排放的大國,該項目技術解決了煤層氣排放的問題,對實現“雙碳”目標具有重大的戰略意義。
該項目團隊獲得了中國工程院張鐵崗院士的寄語:“目前,煤層氣在我國的地質資源中占較大一部分比例。若不利用好,則會讓他成為人類生態環境的嚴重破壞者。一直以來,因煤層氣發生的安全事故而造成的人員傷亡不計其數。我看到了你們團隊研究的低濃度煤層氣潔淨利用的新工藝,這不僅填補了我國現在的技術空缺,減少經濟損失,而且對煤礦工人也提供了一部分的安全保障。希望你們可以在現在的基礎上,不斷地突破自我,將這項新型技術推向全國,將技術拓展到世界。我相信,在不久的將來,你們會取得更大的進步,在創業的路上一帆風順,為實現中國夢作出更大的貢獻!”



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