Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Разместить статью
Линан Чжоу из лаборатории нанофотоники при Университете Райса разработал меднорутеневый фотокатализатор для получения синтез-газа с помощью низкоэнергетического низкотемпературного процесса сухого риформинга. (Источник: Jeff Fitlow/Rice University)
Линан Чжоу из лаборатории нанофотоники при Университете Райса разработал меднорутеневый фотокатализатор для получения синтез-газа с помощью низкоэнергетического низкотемпературного процесса сухого риформинга. (Источник: Jeff Fitlow/Rice University)

Экологичный фотокатализатор для получения синтез-газа

Природные ресурсы, экология и строительство

Опубликовано: 11.01.2020

Обновлено: 04.07.2020

 1513

Этот катализатор обеспечивает высокую эффективность использования света, даже при комнатной температуре. В отличие от термокатализа, в фотокатализе были достигнуты длительная стабильность (50 ч) и высокая селективность (> 99%)

Частицы, крошечные сферы меди, усеянные единичными атомами рутения, становятся ключевым компонентом экологичного процесса производства синтез-газа, ценного химического сырья, которое используется для производства топлива, удобрений и многих других продуктов.

Описание низкоэнергетического и низкотемпературного процесса производства синтез-газа представлено в Nature Energy.

«Синтез-газ может быть получен разными способами. К одному из них относится сухой риформинг метана (CO2 + CH4 → 2H2 + 2CO). В этой реакции потребляются два мощных и проблемных парниковых газа - метан и диоксид углерода, а производятся полезные химические строительные блоки, водород и окись углерода».

Синтез-газ - это смесь угарного газа и газообразного водорода, которая может быть получена из угля, биомассы, природного газа и других источников. По данным анализа BCC Research, проведенного в 2017 году, он производится на сотнях газификационных установок по всему миру и используется для производства топлива и химикатов на сумму более 46 миллиардов долларов в год.

Катализаторы, материалы, которые стимулируют реакции, имеют решающее значение для газификации. Газификационные установки обычно используют пар и катализаторы для разделения углеводородов. Атомы водорода образуют парообразный водород, а атомы углерода соединяются с кислородом и формируют оксид углерода.

При сухом риформинге атомы кислорода получаются из углекислого газа, а не из пара. Но до сих пор сухой риформинг не был привлекательным для промышленности, потому что обычно требует более высоких температур и большего количества энергии, чем паровые методы.

Исследователи годами работали над созданием наночастиц, которые могут с хирургической точностью доставлять энергию в химические реакции. В 2011 году было показано, что можно увеличить количество короткоживущих электронов с высокой энергией, называемых «горячими носителями», которые появляются, когда свет падает на металл, а в 2016 году был представлен «антенный реактор», в котором они используются.

Медный и рутениевый антенные реакторы для производства водорода из аммиака, стали предметом научного доклада в 2018 году. Катализатор синтез-газа использует аналогичную конструкцию. В каждом из них медная сфера диаметром около 5-10 нанометров усеяна островками рутения. Для аммиачных катализаторов каждый островок содержит несколько десятков атомов рутения, но для катализатора сухого риформинга количество этих атомов пришлось сократить до одного.

«Для этой реакции важна высока эффективность, но стабильность еще важнее». «Если сказать человеку из промышленности, что найден действительно эффективный катализатор, то он обязательно спросит: «Как долго он может поддерживать реакцию?» Этот вопрос важен для производителей потому, что большинство катализаторов газификации склонны к «коксованию», накоплению поверхностного углерода, что в конечном итоге делает их бесполезными.

Выделив активные участки рутения, где углерод отделяется от водорода, была уменьшена вероятность реакции атомов углерода друг с другом, с образованием кокса, и увеличена вероятность их реакции с кислородом, с образованием оксида углерода. «Но одноатомных островов недостаточно». «Для стабильности необходимы как отдельные атомы, так и горячие электроны».

Экспериментальные и теоретические исследования указывают на горячие носители, отводящие водород от поверхности реактора. «Когда атомы водорода быстро покидают поверхность, они с большей вероятностью образуют молекулярный водород». «Это уменьшает вероятность реакции между водородом и кислородом и оставляет кислород реагировать с углеродом».

Это исследование может проложить путь «для устойчивых, управляемых светом, низкотемпературных реакций риформинга метана для производства водорода, когда это необходимо». «Помимо синтез-газа, одноатомная конструкция антенного реактора может быть полезна при разработке энергоэффективных катализаторов и для других применений».

 

Источник: Rice University News & Media

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Изучение биотоплива в лаборатории

Нераскрытая возможность России: производить биотопливо из рапса

Обновлено: 20.09.2021
 1179
Черви, получавшие питание из полистирола, содержащего ГБЦД, были столь же здоровы, как и те, которые питались обычной едой. Adobe Stock/digitalstock

Мучные черви могут решить проблему с токсичной пластмассой

Обновлено: 28.07.2020
 1073
Два зеркала с каплей масла между ними образуют нелинейный оптический резонатор, в котором наблюдается стохастический резонанс. При изменении положения одного из зеркал лазерный свет (приближающийся слева) преобразуется в периодический сигнал (справа). Шум определенной мощности усиливает этот сигнал с помощью стохастического резонанса. AMOLF

Усиление периодического сигнала шумом в системах с эффектом памяти

Обновлено: 04.06.2021
 736

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Сравнение систем отопления

    Системы отопления для частного дома: сравнение теплого пола и радиаторов, преимущества комбинированного подхода

    Обновлено: 13.11.2024  227
    Центробежные одноступенчатые насосы для сточных вод JETEX KНF/KVF

    Центробежные насосы для сточных вод JETEX - обзор

    Обновлено: 30.01.2024  1805
    Горизонтальный резервуар

    Важные критерии при заказе изготовления горизонтальных резервуаров

    Обновлено: 29.11.2023  1433

    Популярные категории

    • Твердотопливные котлы и печи, камины34
    • Оборудование и материалы88
    • Системы отопления и охлаждения56
    • Ядерная энергетика6
    • Вентиляция и кондиционирование28

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2024 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.