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觀海局

近日，海南大學海洋清潔能源創(chuàng)新團隊成功破解了長期制約的世界性難題，在甲烷直接催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域取得顛覆性突破。該團隊研發(fā)的新型催化體系，以接近100%的完美選擇性，在溫和條件下將氣態(tài)的甲烷高效轉(zhuǎn)化為高附加值的液體燃料甲醇，為我國南海豐富的天然氣水合物資源就地轉(zhuǎn)化、高效利用提供了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)方案。相關(guān)研究成果日前在國際學術(shù)期刊《自然·通訊》雜志上發(fā)表。

“可燃冰”開發(fā)利用難題待解

創(chuàng)新技術(shù)破局

天然氣水合物（可燃冰）是蘊藏在中國南海的巨大戰(zhàn)略能源寶庫，其主要成分甲烷，是實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵一環(huán)。然而，甲烷分子結(jié)構(gòu)異常穩(wěn)定，傳統(tǒng)的工業(yè)利用方式如同“大火猛攻”，需在高溫高壓下進行粗放式轉(zhuǎn)化，不僅能耗巨大，且大量甲烷被過度氧化為二氧化碳，造成能源和資源的雙重浪費。因此，如何在溫和條件下實現(xiàn)原子級的精準調(diào)控，將甲烷直接、高效地轉(zhuǎn)化為甲醇，一直是全球催化化學領(lǐng)域的“圣杯級”挑戰(zhàn)。

面向世界科技前沿和國家重大需求，在這一背景下，海南大學海洋清潔能源創(chuàng)新團隊為國家“可燃冰”開發(fā)利用提供了一份“海南方案”。他們巧妙地設計出一種納米級別的鈀（Pd）催化劑，通過對晶面的精密“裝修”，能夠精準識別并激活甲烷分子。更關(guān)鍵的是，它對目標產(chǎn)物甲醇具有一種“快速釋放”的特性：一旦寶貴的甲醇分子生成，催化平臺會立即將其“彈出”，避免其在反應環(huán)境中停留過久而被過度氧化。這項突破性技術(shù)實現(xiàn)了兩大創(chuàng)新，一是根據(jù)最終實驗結(jié)果顯示，甲醇的選擇性高達99.7%，幾乎實現(xiàn)了“零損耗”的完美轉(zhuǎn)化；二是整個過程僅需70℃的低溫，這意味著未來的工業(yè)化生產(chǎn)將更安全、更節(jié)能、更環(huán)保，具備了極高的商業(yè)應用潛力和經(jīng)濟價值。

產(chǎn)業(yè)布局

基礎(chǔ)研究加速推動深海產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

從南海深處開采的“可燃冰”，有望在海南本地被高效、低成本地轉(zhuǎn)化為清潔的甲醇燃料。同時，甲醇作為“化工之母”，可以進一步合成為新材料、特種纖維等各類高附加值產(chǎn)品，進入千家萬戶。這不僅將極大提升我國的能源安全保障能力，更意味著海南有望成為全球深海能源開發(fā)與利用的技術(shù)策源地和產(chǎn)業(yè)集聚地。

據(jù)悉，該成果是海南大學海洋清潔能源創(chuàng)新團隊繼2024年通過調(diào)控超薄PdxAuy納米片上金原子的覆蓋率，揭示甲烷直接氧化制甲醇微觀機制的基礎(chǔ)上又一個未來突破。未來，團隊將充分發(fā)揮海南大學海洋清潔能源創(chuàng)新團隊一流科研平臺優(yōu)勢，推動綠色催化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，為碳中和政策提供科學支撐，真正實現(xiàn)從實驗室到產(chǎn)業(yè)的全鏈條創(chuàng)新，為能源與環(huán)境的全球挑戰(zhàn)貢獻“海南方案”。

*責編：張茉

*來源：海南大學海洋清潔能源創(chuàng)新團隊

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