化学工程研究人员团队开发了一种使用新型催化剂将甲烷和水转化为氢气的技术，并在太阳能的帮助下将甲烷和水转化为氢气和燃料原料。催化材料在将水转换成氢气中比先前的热水分裂方法更高的三倍。
“我们对新材料和流程感到兴奋，因为它将水，廉价的天然气和清洁，可再生的太阳能转化为有价值的合成气和氢燃料，”冯他，博士说。在NC州德国李国国教授实验室的学生和一个描述了材料和过程的两个文章的主要作者。
氢气可能是清洁能量的重要来源，并且制造氢气的最干净的方式是将水分成氢气和氧气 - 但研究人员已经努力开发成本效益的水分裂技术。合成气是一氧化碳和氢气的混合物，其用作生产合成柴油燃料，烯烃和甲醇的商业过程的原料。
这项技术依赖于一种新的催化材料，它是氧化铁和镧锶氧化铁的复合材料，也被称为LSF。
研究人员长期以来，氧化铁可用作热水分裂的催化剂，但它不是很有效。添加LSF显着改善了氧化铁的活动，使其更有效。使用新的综合，研究人员能够将77％的水转化为氢气中使用的水（以蒸汽的形式）。热水分裂的先前最佳转换标记约为20％。
“我们乐观地，这种技术的商业利用可以促进太阳能和国内天然气的有效使用，在制造液体运输燃料时产生相对低的二氧化碳排放，并产生低成本，高纯度氢气，”他说。
广泛地说，这是新技术的工作原理。
将甲烷注入与太阳能加热的反应器中。该室含有催化复合材料，其与甲烷反应以产生合成气和二氧化碳。该过程“减少”复合颗粒，剥离氧气。将合成气从系统中除去，并将还原的复合颗粒转移到第二反应器中。
然后将高温蒸汽泵入第二反应器中，在那里它与减少的复合颗粒反应以产生至少97％纯度（良好）的氢气。该方法还重新氧解复合颗粒，然后可以与甲烷重新使用，再次从循环重新开始。
起初，蒸汽必须由外部能量产生，但一旦循环开始，化学反应产生足够的热量，在没有外部热源的情况下将水转化为蒸汽。
“我们创造了催化颗粒，并进行了该过程的每一步，而且只在单独的批次中进行，”他说。“我们现在正在建设一个循环床反应堆的过程中，以现实世界的条件连续模式在连续模式下操作这一整个循环。
“下一步包括微调催化化合物，使其更好，更便宜，改善整体过程，以及开发更好的反应堆。”
发表在《皇家化学学会》杂志上的两篇论文对这项工作进行了描述能源与环境科学．”Perovskite促进了杂交水分裂和合成气的氧化铁，具有出色的转换“12月10日在线发布，他作为领导作者和他的顾问，Fanxing李作为资深作者。他和李也是《一种混合太阳能氧化还原方案的液体燃料和氢共生产“这是4月在线发表的。4月份的纸张还由NC State的Gregory Parsons，RTI的James Restham和RTI和UC Berkeley的John Newman合作。
该工作得到了国家科学基金会在拨款号CBET-1254351和美国陆军研究办公室的支持下得到了支持，授予编号61607-CH-RIP。
