Σας ευχαριστούμε που επισκεφθήκατε το Nature.com. Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη CSS. Για καλύτερα αποτελέσματα, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε μια νεότερη έκδοση του προγράμματος περιήγησής σας (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer). Εν τω μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ ή JavaScript.
Τώρα, γράφοντας στο περιοδικό Joule, ο Ung Lee και οι συνεργάτες του αναφέρουν μια μελέτη ενός πιλοτικού εργοστασίου για την υδρογόνωση διοξειδίου του άνθρακα για την παραγωγή μυρμηκικού οξέος (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). Αυτή η μελέτη καταδεικνύει τη βελτιστοποίηση αρκετών βασικών στοιχείων της διαδικασίας κατασκευής. Σε επίπεδο αντιδραστήρα, η εξέταση βασικών ιδιοτήτων του καταλύτη, όπως η καταλυτική απόδοση, η μορφολογία, η υδατοδιαλυτότητα, η θερμική σταθερότητα και η διαθεσιμότητα πόρων μεγάλης κλίμακας, μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση της απόδοσης του αντιδραστήρα, διατηρώντας παράλληλα χαμηλές τις απαιτούμενες ποσότητες πρώτης ύλης. Εδώ, οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν έναν καταλύτη ρουθηνίου (Ru) υποστηριζόμενο σε ένα μικτό ομοιοπολικό πλαίσιο τριαζινοδιπυριδυλο-τερεφθαλονιτριλίου (που ονομάζεται Ru/bpyTNCTF). Βελτιστοποίησαν την επιλογή κατάλληλων ζευγών αμίνης για αποτελεσματική δέσμευση και μετατροπή CO2, επιλέγοντας Ν-μεθυλοπυρρολιδίνη (NMPI) ως την αντιδραστική αμίνη για τη δέσμευση του CO2 και την προώθηση της αντίδρασης υδρογόνωσης για τον σχηματισμό μυρμηκικού άλατος, και Ν-βουτυλο-Ν-ιμιδαζόλιο (NBIM) για να χρησιμεύσει ως η αντιδραστική αμίνη. Έχοντας απομονώσει την αμίνη, το μυρμηκικό άλας μπορεί να απομονωθεί για περαιτέρω παραγωγή λιπαρών οξέων (FA) μέσω του σχηματισμού ενός trans-προϊόντος προσθήκης. Επιπλέον, βελτίωσαν τις συνθήκες λειτουργίας του αντιδραστήρα όσον αφορά τη θερμοκρασία, την πίεση και την αναλογία H2/CO2 για τη μεγιστοποίηση της μετατροπής CO2. Όσον αφορά τον σχεδιασμό της διεργασίας, ανέπτυξαν μια συσκευή που αποτελείται από έναν αντιδραστήρα σταλακτικής κλίνης και τρεις στήλες συνεχούς απόσταξης. Το υπολειμματικό διττανθρακικό άλας αποστάζεται στην πρώτη στήλη. Το NBIM παρασκευάζεται σχηματίζοντας ένα trans-προϊόν προσθήκης στη δεύτερη στήλη. Το προϊόν λιπαρών οξέων λαμβάνεται στην τρίτη στήλη. Η επιλογή υλικού για τον αντιδραστήρα και τον πύργο εξετάστηκε επίσης προσεκτικά, με ανοξείδωτο χάλυβα (SUS316L) να επιλέγεται για τα περισσότερα εξαρτήματα και ένα εμπορικό υλικό με βάση το ζιρκόνιο (Zr702) να επιλέγεται για τον τρίτο πύργο, ώστε να μειώνεται η διάβρωση του αντιδραστήρα λόγω της αντοχής του στη διάβρωση του συγκροτήματος καυσίμου, και το κόστος είναι σχετικά χαμηλό.
Αφού βελτιστοποίησαν προσεκτικά τη διαδικασία παραγωγής —επιλέγοντας την ιδανική πρώτη ύλη, σχεδιάζοντας έναν αντιδραστήρα σταλακτικής κλίνης και τρεις στήλες συνεχούς απόσταξης, επιλέγοντας προσεκτικά υλικά για το σώμα της στήλης και την εσωτερική συσκευασία για τη μείωση της διάβρωσης, και βελτιώνοντας τις συνθήκες λειτουργίας του αντιδραστήρα— οι συγγραφείς καταδεικνύουν ότι έχει κατασκευαστεί μια πιλοτική μονάδα με ημερήσια χωρητικότητα 10 kg συγκροτήματος καυσίμου, ικανή να διατηρεί σταθερή λειτουργία για περισσότερες από 100 ώρες. Μέσω προσεκτικής ανάλυσης σκοπιμότητας και κύκλου ζωής, η πιλοτική μονάδα μείωσε το κόστος κατά 37% και το δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη κατά 42% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες παραγωγής συγκροτημάτων καυσίμου. Επιπλέον, η συνολική απόδοση της διαδικασίας φτάνει το 21% και η ενεργειακή της απόδοση είναι συγκρίσιμη με αυτή των οχημάτων κυψελών καυσίμου που τροφοδοτούνται με υδρογόνο.
Qiao, M. Πιλοτική παραγωγή μυρμηκικού οξέος από υδρογονωμένο διοξείδιο του άνθρακα. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2