Ekstrem forbedring af carbonhydroforgasning via mekanokemi

Et forskerhold, tilknyttet UNIST, har fundet frem til en innovativ kulbrintefremstillingsrute ved hjælp af en kommercielt tilgængelig kuglefræsningsenhed. Den nye metode har kommercielt potentiale, da den bruger naturligt trækul til at producere metan (CH₄ ), den vigtigste kulbrintekomponent i naturgas.

Udgivet i marts 2022-udgaven af ​​Angewandte Chemie International Edition , er dette gennembrud blevet ledet af professor Jong-Beom Baek fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST.

"Ved at bruge den mekaniske kollision skabt af kuglefræsningsteknikken kan vi let nedbryde trækul til at producere metan," sagde professor Baek. "Vi forventer, at denne metode endda kan muliggøre produktion af metan fra kul, et fossilt brændstof, der ligner trækul."

I denne undersøgelse demonstrerede forskerholdet en mekanokemisk metode, der både resulterer i en hurtigere reaktionshastighed og en ny syntesevej. Reaktionshastigheden blev dramatisk forbedret med op til 4 størrelsesordener sammenlignet med den traditionelle termiske metode. Samtidig udviste reaktionen meget høj selektivitet (99,8 % CH₄ , versus 80 % under termiske forhold) med en koboltkatalysator, bemærkede forskerholdet.

Desuden viste deres undersøgelse, at denne ekstreme stigning i reaktionshastighed stammer fra den kontinuerlige aktivering af reaktive kulstofarter via mekanokemi. Den høje selektivitet er tæt forbundet med aktiveringen ved lave temperaturer, ved hvilke højere kulbrinter er vanskelige at danne. Ifølge forskerholdet forventes dette arbejde at fremme undersøgelser af carbonhydroforgasning og andre fast-gas-reaktioner.

"Vores arbejde introducerer en ny metode til kulstofhydroforgasning med høje hastigheder ved lave temperaturer. De syntetiserede kulbrinter er kulstofneutrale," bemærkede forskerholdet. "Hele kredsløbet, fra biomasseproduktion til mekanokemisk carbonhydroforgasning (CHG) og endelig metanudnyttelse er en netto-nul kuldioxid-emissionsproces og kan være delvist netto-negativ."

Ifølge forskerholdet er dette en vigtig udsigt til at erstatte de begrænsede kulstofpositive naturgasreserver og forhindre global opvarmning. "Vores resultater kan bruges som en ikke-oxidativ metode til at regenerere koksforgiftede katalysatorer, hvilket ofte er nødvendigt i storstilet industriel produktion," bemærkede professor Baek. "Denne metode undgår ikke kun aggregering, når kulstoffet brændes på grund af reaktionens meget eksoterme karakter, men reducerer også katalysatorstørrelsen på samme tid." + Udforsk yderligere

Ny metode omdanner kuldioxid til metan ved lave temperaturer