Nanokatalysator er en gas:Ny formel kan gøre brændstofproduktionen bedre, grønnere

En nanopartikelbaseret katalysator udviklet ved Rice University kan give tigeren i din tank lidt mere brøl.

Et nyt papir i Journal of the American Chemical Society beskriver en proces af risprofessor Michael Wong og hans kolleger, der skal hjælpe olieraffinaderier med at gøre processen med fremstilling af benzin mere effektiv og bedre for miljøet.

Ud over, Wong sagde, det kan producere benzin med højere oktan og spare penge til en industri, hvor en krone her og en krone der tilføjer millioner til bundlinjen.

Wongs team hos Rice, i samarbejde med laboratorier på Lehigh University, Center for Research and Technology Hellas og DCG Partnership of Texas, rapporterede i denne måned, at sub-nanometer-klynger af wolframoxid, der ligger oven på zirconiumoxid, er en yderst effektiv katalysator, der vender lineære molekyler af n-pentan, en af ​​mange kulbrinter i benzin, til bedre brændende forgrenet n-pentan.

Mens wolframoxids katalytiske evner længe har været kendt, det tager nanoteknologi at maksimere deres potentiale, sagde Wong, en risprofessor i kemisk og biomolekylær teknik og kemi.

Efter den indledende adskillelse af råolie i dets grundkomponenter - herunder benzin, petroleum, fyringsolie, smøremidler og andre produkter - raffinaderier "revner" (ved opvarmning) tungere biprodukter til molekyler med færre kulstofatomer, der også kan omdannes til benzin. Katalyse, en kemisk proces, forfiner disse kulbrinter yderligere.

Det er her Wongs opdagelse kommer ind. Raffinaderier stræber efter at lave bedre katalysatorer, han sagde, selvom "sammenlignet med den akademiske verden, industrien har ikke gjort meget med hensyn til nye synteseteknikker, ny mikroskopi, ny biologi, endda ny fysik. Men det er ting, vi forstår i forbindelse med nanoteknologi.

"Vi har en måde at lave en bedre katalysator, der vil forbedre de brændstoffer, de laver lige nu. På samme tid, mange eksisterende kemiske processer er spild i form af opløsningsmidler, forstadier og energi. Forbedring af en katalysator kan også gøre den kemiske proces mere miljøvenlig. Slå disse ting ud, og de opnår effektivitet og sparer penge. "

Wong og hans team har arbejdet i flere år for at finde den rigtige blanding af aktive wolframoxid -nanopartikler og inaktive zirconiumoxider. Nøglen er at sprede nanopartikler på zirkonium -støttestrukturen ved den rette overfladedækning. "Det er Goldilocks -teorien - ikke for meget, ikke for lidt, men lige rigtigt, "sagde han." Vi ønsker at maksimere mængden af ​​disse nanopartikler på støtten uden at lade dem røre ved.

"Hvis vi rammer det søde sted, vi kan se en stigning på cirka fem gange i katalysatorens effektivitet. Men det var meget svært at gøre. "

Ikke så sært. Holdet skulle finde den rigtige kemi, ved den rigtige høje temperatur, at fastgøre partikler en milliarddel af en meter bred til korn af zirkoniumoxidpulver. Med den rigtige blanding, partiklerne reagerer med lige n-pentanmolekyler, omarrangere deres fem carbon- og 12 hydrogenatomer i en proces kaldet isomerisering.

Nu hvor katalysatorformlen er kendt, fremstilling af katalysatoren bør være ligetil for industrien. "Fordi vi ikke udvikler en helt ny proces - kun en del af det - bør raffinaderier kunne tilslutte dette til deres systemer uden meget forstyrrelser, "Sagde Wong.

Maksimering af benzin er vigtig, da verden udvikler nye energikilder, han sagde. "Der tales meget om biobrændstoffer som en betydelig bidragyder i fremtiden, men vi har brug for en bro for at komme dertil. Vores opdagelse kan hjælpe ved at strække de nuværende brændstof-produktionskapaciteter. "