محققان کاتالیزوری ساخته اند که متان را به مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید پلاستیک و سایر مواد تبدیل می کند.
متان نسبت به سایر گازهای گلخانه‌ای گرمایش بیشتری ایجاد می‌کند و مشمول محدودیت‌های انتشار جدید ایالات متحده است. شکستن و دور ماندن از جو سخت است.
قابل توجه است که این کاتالیزورهای جدید برای 72 ساعت کار مداوم بدون هیچ نشانه ای از غیرفعال شدن کار می کنند.
نه اینکه جزء اصلی گاز طبیعی از نظر شیمیایی پیچیده باشد. یک مولکول متان فقط یک اتم کربن و چهار هیدروژن است. اما شکستن این پیوندهای کربن-هیدروژن دشوار است.
این معمولاً شامل دمای بالا و مخلوط کردن گاز قابل اشتعال با اکسیژن برای تولید گاز سنتز برای تولید متانول و هیدروژن برای تولید آمونیاک است. گران است و بالقوه انفجاری است. سایر واکنش های تبدیل چندان موثر نیستند و همچنین غنی ترین گازهای گلخانه ای یعنی دی اکسید کربن را تولید می کنند.
بنابراین، آیا راه دیگری برای استفاده از متان و دور نگه داشتن آن از جو وجود دارد؟ یکی که ایمن و موثر است؟ یکی که ارزش را برمی گرداند؟ یکی که به مبارزه با تغییرات آب و هوایی کمک می کند؟
یو وو و تیم تحقیقاتی او در دانشگاه ایالتی آیووا برای چندین سال شکست‌ها و اکتشافات تجربی به دنبال راه‌هایی برای انجام همه این کارها بودند. اکنون آنها و گروهی از همکارانش فناوری کاتالیزور را کشف و آزمایش کرده‌اند که به نظر می‌رسد پاسخ این سوال باشد.
بر اساس خلاصه پروژه نوشته شده: «نتایج یک راه حل بالقوه برای این چالش طولانی مدت ارائه کرد و بهترین پایداری، نرخ تبدیل و گزینش پذیری برای تبدیل متان به اتان یا اتیلن، دو پیش ساز اصلی صنعت پتروشیمی مدرن را نشان داد.» توسط مهندسی شیمی وو.
کاتالیزور متشکل از یک یا دو لایه پلاتین است که هر لایه فقط یک اتم ضخامت دارد و بر روی ساختارهای فلزی کاربید دو بعدی به نام "MXenes" رسوب می کند. در این مورد، ساختارها از کربن، مولیبدن و تیتانیوم ساخته شده اند.
وو می گوید که تیم تحقیقاتی او دریافته اند که لایه های نازک اساساً به هر اتم پلاتین اجازه می دهد تا به عنوان کاتالیزور استفاده شود و از تشکیل باقی مانده هایی که پلاتین را می پوشانند و غیرفعال می کنند، جلوگیری می کند. این بدان معنی است که پلاتین کمتری برای ساخت کاتالیزور مورد نیاز است.
وو می گوید که گروه او حدود پنج سال پیش با حمایت دفتر تحقیقات دریایی شروع به مطالعه کاربیدها - ترکیبی از کربن و فلزات - کردند. کار اولیه شناسایی خواص الکتریکی و حرارتی کاربیدهای مختلف بود. اما کار آنطور که انتظار می رفت پیش نرفت - هدایت حرارتی مواد بسیار کمتر از حد انتظار بود.
وو گفت: "شما می توانید آن را به عنوان یک شکست در نظر بگیرید."
اما محققان دریافته اند که سطوح MXene بسیار فعال هستند و قادر به جذب بسیاری از مولکول ها هستند. بنابراین، تیم تحقیقاتی وو شروع به مطالعه این MXenها به عنوان یک کاتالیزور بالقوه کردند.
وو می گوید: «ما هرگز کاربید را تا این حد فعال ندیده بودیم. "معمولاً بسیار بی اثر است. به عنوان مثال، برای مته های با سرعت بالا استفاده می شود - سطح سخت و بی اثر است.
آنها شروع به استفاده از فناوری برای حذف هیدروژن از گاز شیل کردند، گاز طبیعی موجود در سازندهای سنگ شیل. این کار برای مطالعه سایر واکنش‌های مربوط به گاز طبیعی تکامل یافته است.
وو گفت: "هیچ کس قبلاً سعی نکرده است از این کاربیدها برای این واکنش های حجم زیاد استفاده کند."
وو گفت که کلیدهای تبدیل متان به اتان / اتیلن کاربیدها را به اندازه کافی تمیز می کند و سطوح را به اندازه کافی تمیز می کند تا واکنش ها حفظ شود. همه چیز را درک کنید و این واکنش ها حدود 7٪ تبدیل متان با حدود 95٪ گزینش پذیری به اتان / اتیلن را در یک راکتور بستر ثابت به طور مداوم نشان می دهد. این محصولات را می توان به پلاستیک و رزین مانند پلاستیک های پلی اتیلن معمولی و در همه جا تبدیل کرد.
وو نوشت: «قابل توجه است که این کاتالیزورهای جدید برای 72 ساعت کار مداوم بدون هیچ نشانه ای از غیرفعال شدن کار می کنند، که نشان دهنده شروع امیدوارکننده ای برای فناوری های مناسب برای عملیات صنعتی است.
او می گوید که همه اینها خبر بسیار خوبی است.
در نهایت، انتشار گاز متان به قدری به تغییرات آب و هوایی کمک می کند که رهبران جهان اقداماتی را برای محدود کردن آن در جریان COP26، اجلاس اخیر آب و هوای سازمان ملل در گلاسکو، اسکاتلند انجام داده اند. رئیس جمهور جو بایدن اعلام کرده است که ایالات متحده اقداماتی را برای محدود کردن انتشار گاز متان از عملیات نفت و گاز موجود انجام خواهد داد. بیش از 100 کشور همچنین وعده جهانی متان را برای کاهش 30 درصدی انتشار متان طی 9 سال آینده امضا کرده اند.
فناوری جدید کاتالیزور محققان می تواند این تلاش ها را برای محافظت از متان از جو تسریع بخشد. وو این فناوری را "انقلابی" خواند و گفت که "دری را برای کاهش انتشار متان و محصول احتراق آن، CO2 در آینده باز می کند."
سندی در مورد این کشف در مجله ظاهر شد کاتالیزور طبیعت.
وو و یانگ شیائو، محقق ارشد دانشکده مهندسی شیمی دیویدسون در دانشگاه پردو، نویسندگان مرتبط هستند. ژه لی، که دکترای خود را در آیووا در سال 2019 دریافت کرد و اکنون در مقطع فوق دکتری در دانشگاه جانز هاپکینز است، اولین نویسنده است.
دفتر تجاری سازی نوآوری دانشگاه ایالتی آیووا به دنبال ثبت اختراع برای این فناوری است.
منبع: دانشگاه ایالتی آیووا
[ad_2]
مقالات مشابه
- تکنولوژی اجازه می دهد تا مریلند سگ درمانی هنوز هم شادی را به بیماران بیمارستان
- وزارت دادگستری خواهد رها کردن پرونده مایکل فلین
- برج ایفل به بازگشایی آن پس از طولانی ترین بسته پس از جنگ جهانی دوم
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- خواهد شد که گام برای هری و مگان?
- بلومبرگ نیست داشتن سه شنبه 'او فکر کرد که او برای پرداخت می شود,' MSNBC برایان ویلیامز می گوید
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- برگر کینگ معرفی 'کاهش انتشار گاز متان' اندازه بزرگتر آن را به عنوان تغییرات گاو رژیم های غذایی در میان تغییرات آب و هوایی
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی