二酸化炭素改質

二酸化炭素改質法（乾式改質法とも呼ばれる）は、金属触媒（通常はNiまたはNi合金）を用いて二酸化炭素とメタンなどの炭化水素を反応させて合成ガス（水素と一酸化炭素の混合物）を製造する方法である。 ^{[1] [2]合成ガスは、従来、}水蒸気改質反応または石炭ガス化によって製造されている。近年、温室効果ガスが地球温暖化に与える影響に対する懸念が高まり、反応物として水蒸気を二酸化炭素に置き換えることに関心が高まっている。^[3]

乾式改質反応は次のように表すことができます。

${\displaystyle {\ce {CH4 + CO2 <=>[975^oC] 2CO + 2H2}}}$

したがって、2 つの温室効果ガスが消費され、有用な化学構成要素である水素と一酸化炭素が生成されます。このプロセスの商業化における課題は、生成された水素が二酸化炭素と反応する傾向があることです。たとえば、次の反応は通常、乾式改質反応自体よりも 低い活性化エネルギーで進行します。

${\displaystyle {\ce {CO + H2O <=>[600^oC] CO2 + H2}}}$

乾式改質のもう1つの問題は、水が生成される条件で作動するという事実にあります。その結果、この水は水性ガスシフト反応を介してCO _{2への望ましくない逆反応を引き起こす可能性があります。CO 2}が生成され、その結果CO収率が失われるのを防ぐために、CO _2を酸化カルシウムに吸着させることができます。その結果、プロセスではCOとH ₂ Oのみが生成され、原料の利用効率が向上します。このプロセスはスーパードライ改質としてよく知られています。^[4]

CO2は_、低コストの鉄系触媒を使用して、石油コークス、バイオ炭、石炭などと反応させることにより、800～850℃でCOガスに乾式改質することができます。この安価な方法は、太陽光や風力エネルギーなどの安価な再生可能電力を使用して、石油コークスと温室効果ガスの_CO2をメタノールなどの有用な燃料に変換し、炭素回収と利用を実現します。^[5]一部のCOガスは水性ガスシフト反応によって水素に変換されます。