硫化氢资源化利用：三大创新路径实现高效转化
来源：科技日报
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长期以来，天然气、石化等行业产生的剧毒废气硫化氢，如今通过创新技术已能直接转化为清洁能源和高价值化工产品。
1月6日，由中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队研发的“离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术”在北京顺利通过科技成果评价。专家组一致认为，该成果达到国际领先水平，建议扩大装置规模，加快推广应用。
基于该技术，研究团队联合山东三维化学集团股份有限公司、榆林中科洁净能源创新研究院、燧鸣能源科技（大连）有限公司等企业，在河南新乡成功建成了国内外首套年处理10万立方米硫化氢的中试示范装置。该装置目前已连续稳定运行超过1000小时，实现了硫化氢的完全转化，并生产出纯度高于99.95%的硫磺和纯度超过99.999%的高纯氢气，真正做到了“吃干榨净”、变废为宝。
作为天然气开采、石油炼化及煤化工等工业流程中的常见副产物，硫化氢具有极高毒性，不仅危害人体健康，排放后还可能转化为酸雨，严重污染环境。如何彻底消除并资源化利用硫化氢，一直是困扰相关行业的难题。
自2003年起，李灿院士团队便开始攻关这一课题。经过十余年努力，研究团队解决了规模化分解硫化氢工程放大的问题，研发出具有我国自主知识产权的离场电催化全分解硫化氢制氢和硫磺技术。与传统电催化反应在电极表面进行不同，该技术通过特殊的电子介导，巧妙地将产生硫磺和氢气的化学反应“转移”到电解槽之外独立的反应器中进行。
“这一设计，犹如为化学反应设置了‘专用车间’，从根本上避免了硫磺固体堵塞、污染电极和隔膜的难题，也排除了催化剂表面氢气气泡黏附对析氢反应的影响，使得整个系统能够稳定、高效、规模化运行，实现了从实验室原理到大型化工工程应用的重大跨越。”李灿说。
目前，该技术已申请26项专利，其中12项已获授权，并形成了完整的专利包。随后，研究团队与企业合作，在煤化工领域开展了硫化氢消除与资源化利用的工业示范项目研究。他们先后研制出高效率、高稳定性的电化学电池及系统，高转化率、高效分离的硫化氢氧化熔融一体反应系统，并攻克了高品质硫磺和高纯氢气回收技术，成功将实验室成果推向工业化。
相关测算数据显示，若利用我国丰富的风光等可再生能源产生的电力来驱动该技术，处理国内每年排放的硫化氢，可在消除污染的同时，回收数量可观的“绿氢”，这对我国构建清洁低碳能源体系、推动工业绿色转型、实现“双碳”目标具有重要积极意义。
李灿表示，该技术为硫化氢的完全消除与资源化利用提供了全新路径，能最大程度处理硫化氢等污染物排放，有效保护生态环境，实现“制氢+硫磺”的双重资源化收益，拓宽了工业领域清洁低碳氢气的生产路径。未来，该技术有望在煤化工、石油化工、油气开采等行业具有很好的应用前景。
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