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未来氢气的秘密：MACBETH计画如何改变氢气生产方式？
在全球关注可持续发展和绿色能源的当下，氢气作为清洁能源的一部分正逐渐成为焦点。 MACBETH计画（Membranes And Catalysts Beyond Economic and Technological Hurdles）旨在推进氢气的生产技术，尤其是透过先进的膜反应器技术来改变氢气的生产方式。这个欧盟资助的计画于2019年启动，预计于2024年结束，涵盖了多个重要的化学过程，其中氢气的生产尤为关键。
计画概述
MACBETH计画由27个来自大学、企业和研究机构的合作伙伴组成，计画总成本预计约2050万欧元，其中80%由欧盟提供资金。计画的主要目标是通过长期运行的演示工厂来验证膜反应器技术在工业上的应用，并探索其在生物技术方面的潜力，例如在Omega-3脂肪酸的选择性酶富集中。
「将催化合成步骤与分离步骤结合于一个单一反应器中，即是这项计画的核心理念。」
氢气生产过程
MACBETH计画的氢气生产主要透过蒸汽重整反应来进行，目的在于生产高纯度的氢气，以供应各种氢化反应、燃料电池及其他需要氢气的行业。计画将探索两条主要的氢气生产路径：
- 利用天然气的蒸汽重整，这一过程在计画中将使用流化床膜反应器进行。
- 通过生物气的自热重整，这个过程同样将在专门设计的流化床膜反应器中进行。
「在这两条路径中，贵金属钯的膜能够有效地降低反应器的运行温度，从而减少资本和运行成本。」
科学成就
迄今为止，关于膜反应器中氢气生产的学术文章已有所发表，内容主要集中于金属支持的密集膜的开发，以及流化床膜反应器的建模。两个反应器目前正在建设中，预计将于2024年投入运行。
丙烯生产过程
丙烯是各种化学品的重要原料，其生产过程通常涉及蒸汽裂解和流体催化裂化。在MACBETH中，丙烯的生产将透过丙烷脱氢反应进行。此反应的特点在于，其能够利用钯基膜去除氢分子，从而在降低反应器温度的同时提高丙烯产量，有效减缓焦炭形成的问题。
「在丙烷脱氢的研究中，我们引入了一种新型的铂基催化剂，这能显著提高丙烯的选择性。」
羰基化反应
羰基化反应在化学工业中非常重要，主要用于生产专用化学品作为 detergents 和增塑剂的中间体。在MACBETH中，该反应使用创新的催化膜反应器进行，并采用聚合物膜涂覆的单体进行反应。
「我们在羰基化过程中也取得了一些成果，已经发表了关于1-丁烯的羰基化研究的文章。」
生物催化油裂解
该过程的目的是从植物或鱼油中富集Omega-3脂肪酸，特别是EPA和DHA。通过选择性脂肪酶的应用，MACBETH计画可以选择性地去除短链酸，从而保留EPA和DHA。
「长期反应器试验已经证明了这一过程的可行性，并确定了保证酶长寿命的操作条件。」
MODELTA：MACBETH的衍生公司
膜技术及膜反应器在能源、化学及食品行业的应用潜力巨大。为了跨越大学与行业间的鸿沟，MACBETH的合作伙伴于2022年成立了名为MODELTA B.V.的衍生公司，提供膜和膜反应器方面的咨询及建模服务。
通过MACBETH计画的进行，氢气的生产将迎来崭新的技术转变，未来这项技术将如何影响我们对可再生能源的使用与理解？
