en grønnere, enklere måde at skabe syngas på
UCLA og Rice forskere udvikler ny metode til at producere vital industriel gas
forskere fra UCLA Samueli School of Engineering, Rice University og UC Santa Barbara har udviklet en lettere og grønnere måde at skabe syngas på.
en undersøgelse, der beskriver deres arbejde, offentliggøres i dag i Nature Energy.
Syngas (udtrykket er kort for “syntesegas”) er en blanding af kulilte og brintgasser. Det bruges til at fremstille ammoniak, methanol, andre industrielle kemikalier og brændstoffer. Den mest almindelige proces til fremstilling af syngas er kulforgasning, der bruger damp og ilt (fra luft) ved høje temperaturer, en proces, der producerer store mængder kulsyre.
en mere miljøvenlig måde at skabe syngas på, kaldet metan dry reforming, indebærer at få to potente drivhusgasser til at reagere — metan (for eksempel fra naturgas) og kulsyre. Men denne proces bruges ikke i vid udstrækning i industrielle skalaer, dels fordi den kræver temperaturer på mindst 1.300 grader Fahrenheit (700 grader Celsius) for at starte den kemiske reaktion.
i løbet af det sidste årti har forskere forsøgt at forbedre processen til at skabe syngas ved hjælp af forskellige metallegeringer, der kunne katalysere den krævede kemiske reaktion ved lavere temperaturer. Men testene var enten ineffektive eller resulterede i, at metalkatalysatorerne blev dækket af koks, en rest af for det meste kulstof, der opbygges under processen.
i den nye forskning fandt ingeniører en mere passende katalysator: kobber med et par atomer af ædle metaller ruthenium udsat for synligt lys. 5 nanometer i diameter (et nanometer er en milliarddel af en meter) og ligger oven på en metaloksidstøtte, muliggør den nye katalysator en kemisk reaktion, der selektivt producerer syngas fra de to drivhusgasser ved hjælp af synligt lys til at drive reaktionen uden at kræve yderligere termisk energiindgang.
derudover kræver processen i princippet kun koncentreret sollys, hvilket også forhindrer opbygning af koks, der plagede tidligere metoder.
“Syngas bruges allestedsnærværende i den kemiske industri til at skabe mange kemikalier og materialer, der muliggør vores daglige liv,” sagde Emily Carter, en UCLA-fremtrædende professor i kemisk og biomolekylær teknik, og en tilsvarende forfatter af papiret. “Det, der er spændende ved denne nye proces, er, at den giver mulighed for at reagere fangede drivhusgasser — reducere kulstofemissioner til atmosfæren — og samtidig skabe dette kritiske kemiske råmateriale ved hjælp af en billig katalysator og vedvarende energi i form af sollys i stedet for at bruge fossile brændstoffer.”
Carter er også UCLAs vicekansler og provost.
John Mark Martiras, en UCLA-assisterende projektforsker, udførte den kvantemekaniske analyse af reaktionen og viste den trinvise atom-for-atom-proces af den kemiske reaktion, der skaber gasserne.
undersøgelsens første forfatter er Linan Jhou, en postdoktor ved Rice. Andre seniorforfattere inkluderer professorer fra Rice, Naomi Halas og Peter Nordlanderog fra UC Santa Barbara, ledet af Phillip Christopher.
forskningen blev støttet af Air Force Office of Scientific Research via Department of Defense multidisciplinary university Research initiative program, og af Fonden, der støtter grundforskning inden for kemi.
