Kemikere opfinder et effektivt termisk kamera for at reducere omkostningerne til kemisk forskning

Forskere fra St. Petersborg Universitet har sammen med forskerne fra N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry fra Det Russiske Videnskabsakademi udviklet en rør-i-rør-reaktor, der sørger for effektive reaktioner uden brug af eksterne varmelegemer. Denne tilgang reducerer energiomkostningerne betydeligt, når der udføres kemisk forskning.

Resultaterne af forskningen er offentliggjort i International Journal of Molecular Science .

Kemiske reaktioner kan forløbe med varmeafgivelse (exotermisk) eller med varmeforbrug (endotermisk). I det første tilfælde forsvinder de resulterende termiske emissioner ofte. De kan dog bruges til at starte reaktionerne af den anden type, der kræver yderligere varme til absorption. Strukturen udviklet af kemikerne ligner en termokande, der tillader brugen af ​​frigivet varmeenergi til at starte den anden reaktion.

Forskerne udviklede en speciel rør-i-rør-reaktor, der sørger for effektiv reaktion af hydrolysen af ​​calciumcarbid - interaktion mellem calciumforbindelse og kulstof med vand. I dag bruges calciumcarbid aktivt i industrien til at opnå gasformig acetylen og bruge det til at producere eddikesyre, ethylalkohol, plastik, gummiharpiks og endda jetmotorer.

Reaktoren består af et ydre rør og et indre rør forbundet med en forbindelsesdel, der er printet med nylon af en 3D-printet. Rørene kommer ikke i kontakt med hinanden. Denne struktur er med til at skabe en såkaldt varme termokande. Varmerne er placeret i mellemrummet mellem de to rør eller i "væggen" af reaktoren.

For at udføre en effektiv reaktion anbragte forskerne granulat af calciumcarbid i rummet mellem rørene, tilsatte et opløsningsmiddel og vand og blandede det. Blandingen blev opvarmet, og den resulterende varme gik ind i den indre del og startede endoterm reaktion mellem reagenserne i den. Forskerne var i stand til at udføre to typer reaktioner med lavere energiforbrug uden brug af eksterne varmeapparater.

Den frigivne og absorberede varme blev optaget med et termisk billedapparat, som viste en ændring i temperaturen inde i enheden under reaktionen i realtidstilstand.

Det viste sig, at den termiske effekt i reaktoren afhænger af typen af ​​opløsningsmiddel samt af mængden af ​​vand og karbid. Så hvis "væggen" af enheden indeholdt lidt vand (kun 5%) og meget opløsningsmiddel, blev næsten ingen varmeafgivelse detekteret. At øge mængden af ​​vand til 50% og mere fører tværtimod til en hurtig stigning i temperaturen op til 90 °С kun inden for fem minutter.

"Calciumcarbid er i stand til at starte reaktioner uden eksterne varmekilder. Den 'rør-i-rør'-anordning, som vi har udviklet, hjælper med at kontrollere og ændre hydrolysehastigheden, hvis det er nødvendigt. Det kan bruges i industrien til for eksempel at få acetylen. Tilsætning af vand til karbid genererer så meget varme, at den frigivne acetylen polymeriserer og bliver ubrugelig. Blandinger af opløsningsmidler og vand kan bremse denne proces, stoppe den uønskede polymerisering og føre varmen væk på en mere effektiv måde," siger Konstantin Rodygin, Principal Investigator. , forskningsassistent ved Laboratory of Cluster Analysis ved St Petersburg University.

Forskergruppen af ​​kemikere ved St. Petersborg Universitet arbejder også på en strategi for CO2-neutral produktionscyklus, der reducerer kuldioxidemissioner. + Udforsk yderligere

En ny strategi for grønnere brug af calciumcarbid