煤矸石变氢能？这项稀土催化技术不简单

稀土元素素有“工业味精”之称，在催化与能源转化领域展现出非凡潜力。将生物质与煤矸石通过协同高效催化热化学转化为氢能（富氢燃气或化工合成原料气）并实现高值化综合利用，是一项重要的发展方向，极具发展潜力与应用前景。

内蒙古科技大学教授牛永红科研团队受稀土元素独特电子结构及氧化还原特性的启发，成功开发出La/Ce/Pr改性白云石-生物炭双载体催化剂，实现了煤矸石与松木屑共气化向富氢合成气的高效转化。基于这一创新成果，团队提出 “稀土－双载体协同催化”新策略，为解决生物质氢能转化难题、提取煤矸石中的碳提供了新方案，也为固废资源化与清洁能源生产开辟了新技术路径。

“使用新开发的2wt%Pr-Dol-C催化剂，能够使氢气产率提升至11.28 mmol/g，氢气组分高达52mol%，较传统气化技术提升近一倍。”牛永红介绍道。使用稀土元素改性催化剂具备三大优势：一是稀土元素通过形成氧空位促进水煤气变换反应；二是双载体结构，兼顾102m²/g高比表面积与高反应活性位点；三是抗积碳性能优异，经表征分析证实稀土元素负载能够有效增强氧化还原循环，从而抑制碳沉积。

该研究成果首次采用稀土改性双载体设计，破解单一载体催化效率低难题；揭示稀土元素价态变化与氧空位浓度关联机制；建立“热解－重整”两段式温度调控工艺，验证催化剂的构效关系，验证催化剂共气化性能。不仅将煤矸石从环境负担转化为氢能资源，更开创了稀土催化在固废资源化领域的新应用模式，为推进“无废城市”建设与实现“双碳”目标提供了切实可行的技术解决方案。该研究获得国家自然科学基金、内蒙古自然科学基金等项目支持。相关成果发表于能源领域国际权威期刊«Renewable Energy»«International journal of hydrogen energy»等。