Köszönjük, hogy felkereste a Nature.com weboldalt. Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik. A legjobb eredmény elérése érdekében javasoljuk a böngésző újabb verziójának használatát (vagy a kompatibilitási mód kikapcsolását az Internet Explorerben). Időközben a folyamatos támogatás biztosítása érdekében a webhelyet stílus és JavaScript nélkül jelenítjük meg.
Ung Lee és kollégái a Joule folyóiratban publikálva egy kísérleti üzemben végzett tanulmányról számolnak be, amelyben szén-dioxid hidrogénezésével hangyasav előállítására használták (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). Ez a tanulmány a gyártási folyamat számos kulcsfontosságú elemének optimalizálását mutatja be. A reaktor szintjén a katalizátor kulcsfontosságú tulajdonságainak, például a katalitikus hatékonyságnak, a morfológiának, a vízoldhatóságnak, a termikus stabilitásnak és a nagymértékű erőforrás-elérhetőségnek a figyelembevétele segíthet a reaktor teljesítményének javításában, miközben a szükséges alapanyag-mennyiség alacsony marad. A szerzők itt egy ruténium (Ru) katalizátort használtak, amely egy vegyes kovalens triazin-bipiridil-tereftalonitril vázra (Ru/bpyTNCTF) volt felvitve. Optimalizálták a megfelelő aminpárok kiválasztását a hatékony CO2-leválasztás és -átalakítás érdekében, N-metil-pirrolidint (NMPI) választottak reaktív aminként a CO2 megkötésére és a formiát képződéséhez szükséges hidrogénezési reakció elősegítésére, valamint N-butil-N-imidazolt (NBIM) reaktív aminként. Az amint izolálva a formiát izolálható a további zsírsavtermeléshez egy transz-addukt képzése révén. Ezenkívül javították a reaktor működési feltételeit a hőmérséklet, a nyomás és a H2/CO2 arány tekintetében a CO2-átalakítás maximalizálása érdekében. A folyamattervezés szempontjából egy csepegtetőágyas reaktorból és három folyamatos desztillációs oszlopból álló eszközt fejlesztettek ki. A maradék bikarbonátot az első oszlopban desztillálják le; az NBIM-et egy transz-addukt képzésével állítják elő a második oszlopban; az zsírsavterméket a harmadik oszlopban kapják; A reaktor és a torony anyagának megválasztását is gondosan mérlegelték, a legtöbb alkatrészhez rozsdamentes acélt (SUS316L), a harmadik toronyhoz pedig kereskedelmi forgalomban kapható cirkónium alapú anyagot (Zr702) választottak, hogy csökkentsék a reaktor korrózióját, mivel ellenáll az üzemanyag-kazetta korróziójának, és a költség is viszonylag alacsony.
A gyártási folyamat gondos optimalizálása – az ideális alapanyag kiválasztása, egy csepegtetőágyas reaktor és három folyamatos desztillációs oszlop megtervezése, az oszloptest és a belső tömítés anyagainak gondos kiválasztása a korrózió csökkentése érdekében, valamint a reaktor üzemi körülményeinek finomhangolása – után a szerzők bemutatják, hogy egy napi 10 kg kapacitású kísérleti üzemben építettek üzemanyag-kazettát, amely több mint 100 órán át képes stabil működést fenntartani. Gondos megvalósíthatósági és életciklus-elemzésnek köszönhetően a kísérleti üzem 37%-kal csökkentette a költségeket és 42%-kal a globális felmelegedési potenciált a hagyományos üzemanyag-kazetta-gyártási eljárásokhoz képest. Ezenkívül a folyamat összhatásfoka eléri a 21%-ot, energiahatékonysága pedig összehasonlítható a hidrogénnel hajtott üzemanyagcellás járművekével.
Qiao, M. Hangyasav kísérleti előállítása hidrogénezett szén-dioxidból. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2