Omdanne kloakgas til rent brintbrændstof

Forskere har fundet en ny kemisk proces, der gør en stinkende, giftig gas til et rent brændende brændstof.

Processen, detaljeret for nylig i American Chemical Society journal ACS Sustainable Chemical Engineering , forvandler svovlbrinte - mere almindeligt kaldet "kloakgas" - til brintbrændstof. Hydrogensulfid udsendes fra gyllepæle og kloakrør og er et vigtigt biprodukt af industrielle aktiviteter, herunder raffinering af olie og gas, produktion af papir og minedrift.

Processen beskrevet i denne undersøgelse bruger relativt lidt energi og et relativt billigt materiale - det kemiske jernsulfid med en spormængde af molybdæn som tilsætningsstof.

Udover at lugte som rådne æg, svovlbrinte er meget giftig, korroderende rør og skader sundheden for mennesker, der støder på det.

"Svovlbrinte er en af ​​de mest skadelige gasser i industrien og for miljøet, "sagde Lang Qin, en medforfatter på undersøgelsen og en forskningsmedarbejder i kemisk og biomolekylær teknik ved Ohio State University. "Og fordi gassen er så skadelig, en række forskere ønsker at gøre svovlbrinte til noget, der ikke er så skadeligt, helst værdifuldt."

Undersøgelsen er bygget på tidligere arbejde fra den samme forskergruppe ved hjælp af en proces kaldet kemisk looping, som går ud på at tilsætte metaloxidpartikler i højtryksreaktorer for at forbrænde brændsler uden direkte kontakt mellem luft og brændstof. Teamet brugte først kemisk looping på kul og skifergas til at omdanne fossile brændstoffer til elektricitet uden at udsende kuldioxid til atmosfæren. Den indledende proces brugte jernoxid til at nedbryde de fossile brændstoffer.

Forskerne anvendte senere konceptet på hydrogensulfid og opfandt SULGEN -processen, som omdanner svovlbrinte til brint. Forskerne fandt ud af, at det rene kemikalie, jernsulfid, fungerede ikke godt i de store skalaer, der kræves til industriel brug, sagde Qin. Forskerholdet har forsøgt at identificere andre billige kemikalier, der kunne katalysere denne transformation i større mængder. Denne undersøgelse viser, at det kan være en attraktiv mulighed at indføre en spormængde af molybdæn i jernsulfid.

Dette materiale er relativt billigt og nemt at anskaffe, gør det til en attraktiv mulighed for større operationer.

Omdannelse af denne giftige gas til brintbrændstof skaber en alternativ olie og gas, som er væsentlige bidragydere til klimaændringer, sagde forskerne.

"Det er for tidligt at sige, om vores forskning kan erstatte nogen af ​​de teknologier til fremstilling af brintbrændstof, der er derude, " sagde Kalyani Jangam, hovedforfatter af undersøgelsen og en kandidatstuderende i Ohio State's Clean Energy Research Laboratory. "Men det, vi gør, er at justere denne nedbrydningsproces og lave et værdifuldt produkt ud fra det."

Til denne seneste undersøgelse, forskerne fandt ud af, at molybdæn forbedrer nedbrydningen af ​​hydrogensulfid, opdele det i to dele - hydrogenbrændstof og svovl.

Dette arbejde er tidligt i den videnskabelige proces - forskerne viste, at processen fungerede i laboratoriet; tests på industrielt plan er i gang.

"Det store billede er, at vi vil løse problemet med skadelig gas, og vi troede, at vores kemiske looping-proces ville tillade det, " sagde Qin. "Og her, vi har fundet en måde at gøre det på i laboratoriet, der skaber dette værditilsatte brintbrændstof. "

Seniorforfatteren på dette papir er Liang-Shih Fan, professor i kemisk og biomolekylær teknik ved Ohio State. Yu-Yen Chen, en tidligere doktorand i Fans laboratorium, også bidraget.