Słodka, nowa technologia sprawia, że ​​kwaśny smak staje się bardziej praktyczny. googletag.cmd.push(function(){googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);});
Inżynierowie z Rice University bezpośrednio przekształcają tlenek węgla w kwas octowy (szeroko stosowany związek chemiczny nadający occie mocny smak) w ciągłym reaktorze katalitycznym, który może efektywnie wykorzystywać odnawialną energię elektryczną do produkcji wysoce oczyszczonych produktów.
Proces elektrochemiczny w laboratorium inżynierów chemicznych i biomolekularnych w Brown School of Engineering na Uniwersytecie Rice'a rozwiązał problem wcześniejszych prób redukcji tlenku węgla (CO) do kwasu octowego. Procesy te wymagają dodatkowych etapów oczyszczania produktu.
W przyjaznym dla środowiska reaktorze głównym katalizatorem jest miedź nanometrowa oraz unikalny stały elektrolit.
W ciągu 150 godzin ciągłej pracy laboratoryjnej, zawartość kwasu octowego w roztworze wodnym wytwarzanym przez ten sprzęt sięgała 2%. Czystość składnika kwasowego sięga aż 98%, co jest wartością znacznie lepszą niż w przypadku wczesnych prób katalitycznego przekształcania tlenku węgla w paliwo ciekłe.
Kwas octowy jest stosowany jako środek konserwujący w medycynie, podobnie jak ocet i inne produkty spożywcze. Jest również stosowany jako rozpuszczalnik do tuszy, farb i powłok; w produkcji octanu winylu jest prekursorem zwykłego białego kleju.
Proces Rice'a opiera się na reaktorze w laboratorium Wanga i wytwarza kwas mrówkowy z dwutlenku węgla (CO2). Badania te położyły podwaliny pod Wanga (niedawno mianowanego stypendystą Packard Fellow), który otrzymał grant w wysokości 2 milionów dolarów od National Science Foundation (NSF) na dalsze badania nad sposobami przekształcania gazów cieplarnianych w paliwa ciekłe.
Wang powiedział: „Ulepszamy nasze produkty, przechodząc z kwasu mrówkowego, substancji chemicznej jednowęglowej, na dwuwęglową, co stanowi większe wyzwanie”. „Tradycyjnie ludzie produkują kwas octowy w ciekłych elektrolitach, ale ich wydajność nadal jest niska, a produkty mają problem z oddzielaniem się elektrolitów”.
Senftle dodał: „Oczywiście, kwasu octowego zazwyczaj nie syntetyzuje się z CO2 ani CO2”. „O to właśnie chodzi: absorbujemy gaz odpadowy, który chcemy zredukować, i przekształcamy go w użyteczne produkty”.
Przeprowadzono ostrożne sprzęganie katalizatora miedziowego ze stałym elektrolitem, a następnie stały elektrolit przeniesiono z reaktora kwasu mrówkowego. Wang powiedział: „Czasami miedź wytwarza substancje chemiczne na dwóch różnych szlakach”. „Może redukować tlenek węgla do kwasu octowego i alkoholu. Zaprojektowaliśmy sześcian z powierzchnią, która może kontrolować sprzęganie węgiel-węgiel, a krawędzie tego sprzęgania prowadzą do powstania kwasu octowego, a nie innych produktów”.
Model obliczeniowy Senftle'a i jego zespołu pomógł dopracować kształt sześcianu. Powiedział: „Jesteśmy w stanie pokazać rodzaj krawędzi sześcianu, które są zasadniczo bardziej falistymi powierzchniami. Pomagają one rozbić pewne klucze CO, dzięki czemu można manipulować produktem w taki czy inny sposób”. Więcej miejsc na krawędziach pomaga rozbić odpowiednie wiązanie we właściwym momencie.
Senftler powiedział, że projekt stanowi dobrą demonstrację tego, jak teoria i eksperyment powinny być ze sobą powiązane. Dodał: „Od integracji komponentów w reaktorze po mechanizmy na poziomie atomowym, to dobry przykład inżynierii na wielu poziomach”. „Wpisuje się w tematykę nanotechnologii molekularnej i pokazuje, jak możemy ją rozszerzyć na urządzenia rzeczywiste”.
Wang powiedział, że kolejnym krokiem w rozwoju skalowalnego systemu będzie poprawa stabilności systemu i dalsza redukcja energii wymaganej w procesie.
Studenci studiów podyplomowych Uniwersytetu Rice'a: Zhu Peng, Liu Chunyan i Xia Chuan, a główną osobą odpowiedzialną za opracowanie artykułu jest badacz podoktorancki J. Evans Attwell-Welch.
Możesz być pewien, że nasza redakcja będzie uważnie monitorować każdą przesłaną opinię i podejmie odpowiednie działania. Twoja opinia jest dla nas bardzo ważna.
Twój adres e-mail służy wyłącznie do poinformowania odbiorcy, kto wysłał wiadomość. Ani Twój adres, ani adres odbiorcy nie będą wykorzystywane do żadnych innych celów. Podane przez Ciebie informacje pojawią się w Twojej wiadomości e-mail, ale Phys.org nie będzie ich przechowywać w żadnej formie.
Wysyłaj cotygodniowe i/lub codzienne aktualizacje do swojej skrzynki odbiorczej. Możesz zrezygnować z subskrypcji w dowolnym momencie, a my nigdy nie udostępnimy Twoich danych osobom trzecim.
Ta strona internetowa używa plików cookie, aby ułatwić nawigację, analizować sposób korzystania z naszych usług i udostępniać treści pochodzące od stron trzecich. Korzystając z naszej strony internetowej, potwierdzasz, że zapoznałeś się z naszą polityką prywatności i warunkami użytkowania oraz je rozumiesz.