Ingeniørers reaktor omdanner gas direkte til eddikesyre

En sød ny proces gør sur mere praktisk.

Ingeniører fra Rice University forvandler kulilte direkte til eddikesyre - det meget udbredte kemiske middel, der giver eddike sin tang - med en kontinuerlig katalytisk reaktor, der effektivt kan bruge vedvarende elektricitet til at vise sig et stærkt renset produkt.

Den elektrokemiske proces fra laboratorierne for kemiske og biomolekylære ingeniører Haotian Wang og Thomas Senftle fra Rice's Brown School of Engineering løser problemer med tidligere forsøg på at reducere kulilte (CO) til eddikesyre. Disse processer krævede yderligere trin for at rense produktet.

Den miljøvenlige reaktor anvender kobberterninger i nanoskala som den primære katalysator sammen med en unik elektrolyt i fast tilstand.

I 150 timers kontinuerlig laboratoriedrift, enheden frembragte en opløsning, der var op til 2% eddikesyre i vand. Syrekomponenten var op til 98% ren, langt bedre end det, der blev produceret ved tidligere forsøg på at katalysere CO til flydende brændstof.

Detaljer vises i Procedurer fra National Academy of Sciences.

Sammen med eddike og andre fødevarer, eddikesyre bruges som et antiseptisk middel i medicinske applikationer; som opløsningsmiddel til blæk, maling og belægninger; og ved fremstilling af vinylacetat, en forløber for almindelig hvid lim.

Risprocessen bygger på Wang -laboratoriets reaktor for at producere myresyre fra kuldioxid (CO ₂ ). Denne forskning etablerede et vigtigt fundament for Wang, for nylig udnævnt til en Packard -stipendiat, at vinde et National Science Foundation (NSF) -tilskud på 2 millioner dollar for at fortsætte med at undersøge omdannelsen af ​​drivhusgasser til flydende brændstoffer.

"Vi opgraderer produktet fra et kemikalie med en kulstof, myresyren, til to-kulstof, hvilket er mere udfordrende, "Sagde Wang." Folk producerer traditionelt eddikesyre i flydende elektrolytter, men de har stadig problemet med lav ydeevne samt at adskille produktet fra elektrolytten. "

"Eddikesyre syntetiseres typisk ikke, selvfølgelig, fra CO eller CO ₂ , "Tilføjede Senftle." Det er nøglen her:Vi tager spildgasser, vi ønsker at dæmpe, og gør dem til et nyttigt produkt. "

Det tog en omhyggelig kobling mellem kobberkatalysatoren og fast elektrolyt, sidstnævnte blev overført fra myresyre -reaktoren. "Nogle gange vil kobber producere kemikalier langs to forskellige veje, "Sagde Wang." Det kan reducere CO til eddikesyre og alkoholer. Vi konstruerede kobberterninger domineret af en facet, der kan hjælpe denne carbon-carbon-kobling, med kanter, der leder carbon-carbon-koblingen mod eddikesyre i stedet for andre produkter. "

Beregningsmodeller af Senftle og hans team hjalp med at forfine terningernes formfaktor. "Vi kunne vise, at der er kanttyper på terningen, dybest set mere bølgepap, der letter brud på visse C-O-bindinger, der styrer produkterne på den ene eller den anden måde, "sagde han." At have flere kantsteder favoriserer at bryde de rigtige obligationer på det rigtige tidspunkt. "

Senftle sagde, at projektet var en god demonstration af, hvordan teori og eksperiment skal hænge sammen. "Det er et godt eksempel på teknik på mange niveauer, fra integration af komponenterne i en reaktor helt ned til mekanismen på atomistisk niveau, "sagde han." Det passer med temaerne molekylær nanoteknologi, viser, hvordan vi kan skalere det til virkelige enheder. "

Det næste trin i udviklingen af ​​et skalerbart system er at forbedre systemets stabilitet og yderligere reducere den mængde energi, processen kræver, Sagde Wang.

Risstuderende studerende Peng Zhu og Chun-Yen Liu og Chuan Xia, Evans Attwell-Welch postdoktor, er medforfattere af papiret.