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2025 article

Stable Electrothermal Reforming of Undiluted CH 4 /CO 2 by Integrating Encapsulated Ni Nanoparticles with Internal Joule Heating

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Rattachement africain : cn, us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Methane dry reforming (DRM) serves as a promising solution for mitigating carbon emission by valorizing two greenhouse gases (GHGs), methane and carbon dioxide, into value added syngas. However, the industrialization of DRM is practically hindered by extreme energy consumption, rapid coke formation, and severe metal sintering. All three limitations rooted in the high operation temperature required for overcoming the strong reaction endothermicity (Δ H = 247 kJ/mol). Herein, we presented an approach to address these bottlenecks via a highly efficient and stable electrothermal DRM (EDRM) process employing solely electricity-induced heat (Joule heating) as the heat source and adopting highly active structured Ni-embedded zeolite as catalysts. Using undiluted mixture of CH 4 and CO 2 as feedstock, EDRM exhibited superior space-time yield of syngas (17850 L syngas /(g Ni h)) that surpassed the documented conventional DRM with Ni-based catalysts, together with a remarkable stability during 330 h time on stream at 800 °C without observable deactivation or coke deposition. The high activity (5.1 mmol/min) and stability were attributed to in-situ heat supply with high energy transfer efficiency (22.7%) and high resistance to temperature drop by reaction heat (less than ±3 °C), together with the embedding of Ni nanoparticles by zeolite that prevented metal from sintering. Meanwhile, mechanistic studies revealed that the high catalytic activity and stability of the Ni-embedded zeolite catalyst was achieved via a unique synergy between closely contacted silanol groups of the zeolite framework and embedded Ni particles that induced a carbonate-mediated pathway for efficient CO 2 activation and rapid carbon consumption. This study not only presented a renewable energy-driven GHGs utilization strategy with industrial scalability but also highlighted the fundamental significance of electrothermal catalysis as an emerging interdisciplinary frontier bridging electrochemistry and thermal catalysis.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Stable Electrothermal Reforming of Undiluted CH <sub>4</sub> /CO <sub>2</sub> by Integrating Encapsulated Ni Nanoparticles with Internal Joule Heating
Date Crossref
10/10/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Beijing Advanced Sciences and Innovation Center pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Beijing University of Chemical Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Institute for Learning Innovation pays non établi dans la notice
    Organisation à but non lucratif
  • Quzhou Institute for Innovation in Resource Chemical Engineering pays non établi dans la notice
    Structure de recherche

Beijing Advanced Sciences and Innovation Center, State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering et Beijing University of Chemical Technology, avec 2 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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