要理解这一成就的意义，需要对CTL过程有一些了解。第一阶段是将煤转化为合成气，这是一种一氧化碳和氢气的混合物。使用所谓的费托过程，这些成分被转化为液体燃料。但在此之前，合成气的成分必须改变，以确保最终产生正确的产品——液体燃料。因此，通过将CO转化为CO，一些CO被从合成气中取出(被拒绝)₂这个过程被称为“水气转换”。

在这一链中，研究人员解决了费托反应堆中的一个关键问题。在大多数化学过程中，需要催化剂才能使反应发生。CTL催化剂主要是铁基催化剂。不幸的是，它们将大约30%的CO转化为不需要的CO₂这是一种在这个阶段很难捕获的副产品，因此经常大量释放，消耗大量能量而没有任何好处。

北京和埃因霍温的研究人员发现，CO₂释放是由于铁基催化剂不是纯的，而是由几种成分组成的。他们能够生产出一种纯形式的特定碳化铁，叫做epsilon碳化铁，它的CO含量很低₂选择性。换句话说，它几乎不产生一氧化碳₂在所有。人们已经知道它的存在，但直到现在，它还不够稳定，无法进行苛刻的费托过程。中荷研究小组现在已经证明，这种不稳定性是由催化剂中的杂质引起的。相比之下，他们开发的相纯epsilon碳化铁即使在23 bar和250oC的典型工业加工条件下也稳定且保持功能。

这种新催化剂几乎消除了所有的一氧化碳₂在费托反应堆中产生。对于一个典型的CTL工厂来说，这可以减少每年大约2500万欧元的能源需求和运营成本。的有限公司₂以前在这一阶段释放的气体，现在可以在之前的水气转换阶段被移除。这是个好消息，因为在这个阶段要容易得多。实现这一目标的技术被称为CCUS(碳捕获、利用和储存)。它已由其他各方开发，并已在几个试点工厂中应用。

在中国和美国等煤炭资源丰富的国家，煤炭转化为液体燃料尤其重要，因为这些国家必须进口石油来供应液体燃料。“我们意识到，我们的新技术促进了煤炭衍生化石燃料的使用。然而，煤炭资源丰富的国家很有可能在未来几十年继续开采其煤炭储量。我们希望帮助他们以最可持续的方式做到这一点，”埃因霍温理工大学的首席研究员埃米尔·亨森教授说。

研究结果可能会减少开发基于钴的CTL催化剂的努力。钴基催化剂没有CO₂问题，但由于钴在电池中的使用，它们价格昂贵，并迅速成为稀缺资源，电池占钴总消费量的一半。

Hensen预计，新开发的催化剂也将在未来的能源和基础化工行业发挥重要作用。原料将不是煤或天然气，而是废物和生物质。合成气将继续成为核心要素，因为它也是这些新原料转化的中间产品。

稳定低co的合成₂选择性epsilon-碳化铁费托催化剂王鹏1,2，陈伟2，蒋福国1，杜古兰A.留连3，宋元军4,Robert Pestman2，张奎1，姚劲松1，冯波1，缪平1，徐伟1,Emiel J. M. Hensen2 1北京国家清洁低碳能源研究所2埃恩霍温理工大学无机材料化学实验室3材料与能源基础北京科技大学磁光电复合材料与界面科学北京市重点实验室DOI: 10.1126/sciad .aau2947