日本產業技術綜合研究所（簡稱「產綜研」）與築波大學開發出了一種直接利用二氧化碳（CO₂）和氫合成甲酸的方法。該研究成果將有助於開發不排放CO₂就能儲存和製造氫的系統。
圖 使用銥觸媒，利用CO₂和氫合成了甲酸（供圖：日本產業技術綜合研究所）
甲酸除了用作化學原料和家畜飼料的添加劑外，還被視為是難以運輸和儲存氫的一種有前景的「氫載體」。直接運輸氫需要將氫置於高壓或超低溫環境，這在成本和安全性方面存在諸多挑戰，而甲酸在常溫下即可安全管理。
通常，合成甲酸需要先利用一氧化碳和甲醇製備固體甲酸鹽，再將其加酸轉化為甲酸。但當分解甲酸生產氫氣時，會排放出溫室氣體CO₂。由於甲酸的合成成本高且步驟複雜，如將其用作氫載體，就還需要開發一種回收CO₂並將其直接與氫結合生成甲酸的技術。
研究團隊開發出了一種利用CO₂和氫直接合成甲酸的方法。該方法以稀有金屬銥作為觸媒。通常，在水中使用銥作為觸媒時，生成的甲酸會迅速分解為CO₂和氫。而當研究人員將其在「六氟異丙醇」溶液中進行反應時間，成功地將反應方向調整為更利於生成甲酸的方式。
研究團隊此前已開發出一種從甲酸中提取氫時回收CO₂的技術。該技術的回收超過99%，幾乎可以在不向外界排放CO₂的情況下提取氫。如果結合該技術，則有望在不排放CO₂的情況下實現氫的循環利用。產綜研的高級主任研究員川波肇表示：「甲酸可以被儲存起來，並在需要時釋放氫。」
原文：《日本經濟新聞》、2024/11/12
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Organometallics
論文：Direct formic acid production by CO₂ hydrogenation with Ir complexes in HFIP under supercritical conditions
DOI: doi.org/10.1021/acs.organomet.4c00229
