a greener, simple way to create syngas
UCLA and Rice researchers develop new method to produce vital industrial gas
UCLA Samueli School of Engineeringin, Rice Universityn ja UC Santa Barbaran tutkijat ovat kehittäneet helpomman ja vihreämmän tavan luoda syngas.
heidän työstään kertova tutkimus julkaistaan tänään Nature Energy-lehdessä.
Syngas (lyhenne sanoista ”synteesikaasu”) on hiilimonoksidin ja vetykaasujen seos. Siitä valmistetaan ammoniakkia, metanolia, muita teollisuuskemikaaleja ja polttoaineita. Yleisin prosessi syntymisen syntymisen syntymisen on kivihiilen kaasutus, jossa käytetään höyryä ja happea (ilmasta) korkeissa lämpötiloissa, prosessi, joka tuottaa suuria määriä hiilidioksidia.
yksi ympäristöystävällisempi tapa luoda synteesikaasuja, jota kutsutaan metaanin kuivareformoinniksi, on saada kaksi voimakasta kasvihuonekaasua reagoimaan-metaani (esimerkiksi maakaasusta) ja hiilidioksidi. Tätä menetelmää ei kuitenkaan käytetä laajalti teollisuudessa, osittain siksi, että kemiallisen reaktion käynnistämiseen tarvitaan vähintään 700 celsiusasteen lämpötila.
kuluneen vuosikymmenen aikana tutkijat ovat yrittäneet parantaa syngasin syntyprosessia käyttämällä erilaisia metalliseoksia, jotka voisivat katalysoida vaadittua kemiallista reaktiota alemmissa lämpötiloissa. Testit olivat kuitenkin joko tehottomia tai johtaneet siihen, että metallikatalyytit peittyivät koksiin, joka on prosessin aikana kertyvä pääasiassa hiilen jäännös.
uudessa tutkimuksessa insinöörit löysivät sopivamman katalyytin: kuparin, jossa muutama atomi jalometallia ruteniumia altistui näkyvälle valolle. Pienen kolahduksen muotoinen, halkaisijaltaan noin 5 nanometriä (nanometri on metrin miljardisosa) ja metalli-oksidikannan päällä sijaitseva Uusi katalyytti mahdollistaa kemiallisen reaktion, joka tuottaa selektiivisesti näiden kahden kasvihuonekaasun synaaseja näkyvän valon avulla, ilman että tarvitaan ylimääräistä lämpöenergiaa.
lisäksi prosessi vaatii periaatteessa vain tiivistynyttä auringonvaloa, mikä estää myös aikaisempia menetelmiä vaivanneen koksin kertymisen.
”Syngoja käytetään kaikkialla kemianteollisuudessa luomaan monia kemikaaleja ja materiaaleja, jotka mahdollistavat jokapäiväisen elämämme”, sanoi Emily Carter, UCLA: n arvostettu kemian ja biomolekyylitekniikan professori ja vastaava kirjoittaja. ”Jännittävää tässä uudessa prosessissa on se, että se tarjoaa mahdollisuuden reagoida kaapattuihin kasvihuonekaasuihin — vähentää hiilidioksidipäästöjä ilmakehään — ja luoda samalla tämä kriittinen kemiallinen raaka-aine käyttämällä edullista katalyyttiä ja uusiutuvaa energiaa auringonvalon muodossa fossiilisten polttoaineiden sijaan.”
Carter on myös UCLA: n varakansleri ja provost.
John Mark Martirez, UCLA: n assistenttiprojektin tutkija, suoritti reaktion kvanttimekaanisen analyysin, jossa näkyi kaasuja synnyttävän kemiallisen reaktion vaiheittainen atomi atomilta-prosessi.
tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja on Ricen tutkijatohtori Linan Zhou. Muita vanhempia kirjoittajia ovat professorit Ricesta, Naomi Halasista ja Peter Nordlanderista sekä Phillip Christopherin johtamasta UC Santa Barbarasta.
tutkimusta tukivat ilmavoimien tieteellisen tutkimuksen toimisto puolustusministeriön monitieteisen yliopistotutkimusohjelman kautta sekä kemian perustutkimusta tukeva Welch-säätiö.
