Zum ersten Mal entdeckten Forscher der Twin Cities der University of Minnesota eine neue Methode, mit der ein Katalysator ein Molekül in einer Mischung aus Kohlenwasserstoffen selektiv verbrannt werden kann, die Verbindungen aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen sind.
Diese neue Methode könnte dazu beitragen
Die Forschung wird in veröffentlicht in Wissenschaft.
Durch die Verwendung eines Wismutoxidkatalysators – eine Substanz, die eine chemische Reaktion beschleunigt – können die Forscher ein Molekül in einer Mischung von Brennständen selektiv verbrennen. Die Forscher zeigten, dass Sie in Gemischen mit Ethylen effektiv nur geringe Acetylenmengen verbrennen können. Das Entfernen von Acetylen ist ein entscheidender Verfahren zur Verhinderung der Vergiftung von Polymerisationskatalysatoren, was für die Produktion von Polyethylen -Kunststoffen von entscheidender Bedeutung ist, einem Markt, der jährlich 120 Millionen Tonnen übersteigt.
„Niemand sonst hat gezeigt, dass Sie einen Kohlenwasserstoff in geringen Konzentrationen in Gemischen mit anderen verbringen können“, sagte Aditya Bhan, ein angesehener Professor der McKnight University am Department of Chemical Engineering and Materials Science und der leitenden Ermittler in der Zeitung.
Herkömmlicherweise werden Verbrennungsprozesse verwendet, um alle Kohlenwasserstoff -Brennstoffmischungen bei hohen Temperaturen zu verbrennen, um Wärme zu erzeugen. Die Verwendung eines Katalysators ermöglichte es den Forschern, sich die Herausforderung des Verbrennens eines Moleküls, aber nicht der anderen anzugehen. Der Wismutoxidkatalysator ist einzigartig, da er während der Verbrennung seinen eigenen Sauerstoff liefert, anstatt Sauerstoff aus einer externen Quelle zu verwenden, in einem Prozess, der als chemische Schleife bezeichnet wird.
„Wir konnten Sauerstoff aus dem Katalysator herausnehmen und ihn mehrmals wieder einsetzen, wo sich der Katalysator geringfügig ändert, seine Reaktivität jedoch nicht beeinträchtigt wird. Der Betrieb in diesem chemischen Looping -Modus vermeidet die Bedenken hinsichtlich der Entflammbarkeit“, sagte Matthew Jacob, eine Universität von Universität von Minnesota Chemical Engineering Ph.D. Kandidat und Erstautor auf der Zeitung.
Traditionell ist die Beseitigung kleiner Konzentrationen von Verunreinigungen sehr herausfordernd und energieintensiv, aber diese neue Methode könnte eine energieeffizientere Alternative darstellen.
„Sie möchten diesen Prozess selektiv durchführen. Das Entfernen von Acetylen- und anderen Spurenkohlenwasserstoffverunreinigungen auf diese Weise könnte energieeffizienter sein“, sagte Matthew Neurock, Professor in der Abteilung für Chemieingenieurwesen und Materialwissenschaft und leitender Co-Autor in der Zeitung. „Sie möchten nur in ein Gasgemisch gehen können, um einige Moleküle zu entfernen, ohne den Rest der Moleküle zu berühren.“
Die Forscher sagten, die langfristigen Auswirkungen könnten hoch sein, da Katalysatoren in nahezu allem, was wir in der modernen Gesellschaft berühren, von Kraftstoffen und Medikamenten bis hin zu Düngemitteln und Kunststoffen verwendet werden. Zu verstehen, wie Moleküle auf Katalysatoroberflächen verbrennen – und nicht verbrennen -, ist wertvoll, um Kraftstoffe und Kunststoffproduktion effizienter zu gestalten.
„Wenn wir verstehen können, wie ein Katalysator auf molekularer Atomebene funktioniert, können wir ihn an eine bestimmte Reaktion anpassen“ . „Dies kann uns helfen, zu verstehen, wie Katalysatoren, die Kraftstoffe und Chemikalien produzieren, die im modernen Leben benötigt werden, auf ihre Umwelt reagieren.“
Neben Bhan, Jacob, Neurock und Bare, dem Team der University of Minnesota, gehörten an Rishi Raj und Professor Andre Mkhoyan, zusammen mit Javier Garcia-Barriocanal von der University of Minnesota-Charakterisierungsfazilität der Universität von Huy Nguyen und Professor Andre Mkhoyan . Weitere Teammitglieder waren Jiyun Hong, Jorge E. Perez-Aguilar und Adam S. Hoffman vom SLAC National Accelerator Laboratory der Stanford University.
Diese Arbeit wurde vom US -amerikanischen Energieministerium, Office of Basic Energy Sciences, finanziert. Die Arbeiten wurden in Zusammenarbeit mit der Charakterisierungseinrichtung der University of Minnesota und des Minnesota Supercomputing Institute abgeschlossen.
Lesen Sie die gesamte Forschungsarbeit mit dem Titel „Selektive chemische Schleifenverbrennung von Acetylen in ethylenreichen Strömen“ besuchen Sie dieWissenschaft Webseite.
