izvēle
Ja jūs pārvēršat CO2 sintēzes gāzē, jūs iegūstat vērtīgu izejvielu ķīmiskajai rūpniecībai. TU Wien pētnieki parāda, kā tas darbojas pat istabas temperatūrā un apkārtējā spiedienā.
Ikviens, kurš domā par CO2, iespējams, ātri iedomāsies tādus terminus kā kaitīgs klimatam vai atkritumi. Kamēr CO2 pastāvēja ilgu laiku – tīrs atkritumu produkts, tiek izstrādāti arvien vairāk procesu, ar kuriem siltumnīcefekta gāzi var pārvērst vērtīgās izejvielās. Ķīmija tad runā par "ķimikālijām ar pievienoto vērtību". Jauns materiāls, kas to padara iespējamu, tika izstrādāts Vīnes Tehnoloģiju universitātē un nesen tika prezentēts žurnālā Communications Chemistry.
Dominika Edera pētniecības grupa izstrādāja jaunu materiālu, kas atvieglo CO2 pārveidi. Tie ir MOCHA – tie ir metālorganiskie halkogenolāta savienojumi, kas kalpo kā katalizatori. Elektroķīmiskās konversijas rezultāts ir sintēzes gāze jeb saīsināti syngas, kas ir svarīga ķīmiskās rūpniecības izejviela.
CO2 kļūst par sintēzes gāzi
Singāze ir oglekļa monoksīda (CO), ūdeņraža (H2) un citu gāzu maisījums, un to izmanto kā izejvielu citām vielām. Viena no svarīgākajām pielietošanas jomām ir mēslošanas līdzekļu ražošana, kurā no sintēzes gāzes iegūst amonjaku. Tomēr to var izmantot arī tādu degvielu ražošanai kā dīzeļdegviela vai metanola ražošanai, ko izmanto kurināmā elementos. Tā kā CO2 ieguve no atmosfēras ir diezgan energoietilpīga, CO2 ir lietderīgi iegūt no rūpnieciskām iekārtām. No turienes tas var kalpot par izejmateriālu dažādām ķīmiskām vielām.
Tomēr iepriekšējām metodēm ir nepieciešama augsta temperatūra un spiediens, kā arī dārgi katalizatori. Tāpēc Vīnes pētnieki meklēja katalizatorus, ar kuriem sintezētu gāzi var ražot arī zemā temperatūrā un apkārtējā spiedienā. "MOCHA darbojas savādāk nekā līdz šim izmantotie katalizatori: siltuma vietā tiek piegādāta elektrība, lai aktivizētu katalizatoru un uzsāktu CO2 pārvēršanu sintēzes gāzē," skaidro jaunākais grupas vadītājs Dogukans Apaidins, kurš ir atbildīgs par CO2 pārveides metodēm. pētnieku grupas pētījumi.
MOCHA kā problēmu risinātāji
MOCHA veido materiālu klasi, kas tika izstrādāti gandrīz pirms 20 gadiem, bet vēl nav atraduši pielietojumu. Tāpēc organisko un neorganisko hibrīdu materiāli ir guvuši popularitāti tikai pēdējos gados. TU pētnieki atzina MOCHA kā katalizatoru potenciālu un pirmo reizi veica eksperimentus ar tiem. Tomēr viņi saskārās ar vairākām problēmām: iepriekšējās sintēzes metodes radīja tikai nelielus produkta daudzumus un prasīja daudz laika. "Izmantojot mūsu sintēzes metodi, mēs varējām ievērojami palielināt produkta daudzumu un saīsināt ilgumu no 72 līdz piecām stundām," skaidro Apaydin jauno MOCHA ražošanas procesu.
Pirmie testi parādīja, ka MOCHA katalītiskā veiktspēja sintēzes gāzes ražošanā no CO2 ir salīdzināma ar līdz šim izveidotajiem katalizatoriem. Turklāt tiem ir nepieciešams daudz mazāk enerģijas, jo visu reakciju var veikt istabas temperatūrā. Turklāt MOCHA ir izrādījušies ārkārtīgi stabili. Tos var izmantot dažādos šķīdinātājos, dažādās temperatūrās vai dažādos pH apstākļos, un tie saglabā savu formu pat pēc katalīzes.
Tomēr ir daži parametri, kurus Dogukana Apaidina un doktorantūras studentes Hannas Rablas komanda joprojām pēta. Vairākas reizes izmantojot vienus un tos pašus elektrodus, lai piegādātu enerģiju strāvas veidā, tiek parādīts neliels veiktspējas kritums. Tagad ilgtermiņa eksperimentos tiek pētīts, kā var vēl vairāk uzlabot savienojumu starp MOCHA un elektrodiem, lai novērstu šo veiktspējas samazināšanos. "Mēs joprojām esam sākuma stadijā," norāda Dogukans Apaidins. “Man patīk to salīdzināt ar saules sistēmām, kuru ražošana pirms 30 gadiem bija daudz sarežģītāka un dārgāka nekā mūsdienās. Tomēr ar atbilstošu infrastruktūru un politisko gribu MOCHA nākotnē var plaši izmantot arī CO2 pārvēršanai sintēzes gāzē un tādējādi dot savu ieguldījumu klimata aizsardzībā," ir pārliecināts Apaidins.
