Täname teid Nature.com-i külastamise eest. Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi. Parima tulemuse saavutamiseks soovitame kasutada brauseri uuemat versiooni (või lülitada Internet Exploreris ühilduvusrežiimi välja). Seni aga kuvame saiti ilma stiili ja JavaScriptita, et tagada jätkuv tugi.
Nüüd avaldavad Ung Lee ja tema kolleegid ajakirjas Joule avaldatud uuringus piloottehase süsinikdioksiidi hüdrogeenimiseks sipelghappe tootmiseks (K. Kim jt, Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). See uuring demonstreerib tootmisprotsessi mitme põhielemendi optimeerimist. Reaktori tasandil aitab katalüsaatori oluliste omaduste, näiteks katalüütilise efektiivsuse, morfoloogia, vees lahustuvuse, termilise stabiilsuse ja ulatusliku ressursside kättesaadavuse arvestamine parandada reaktori jõudlust, hoides samal ajal vajaliku tooraine kogused madalad. Siin kasutasid autorid ruteenium (Ru) katalüsaatorit, mis oli kantud segatud kovalentsele triasiinbipüridüül-tereftalonitriili raamistikule (nimega Ru/bpyTNCTF). Nad optimeerisid sobivate amiinipaaride valiku CO2 efektiivseks püüdmiseks ja muundamiseks, valides CO2 püüdmiseks ja hüdrogeenimisreaktsiooni soodustamiseks formiaadi moodustamiseks reaktiivseks amiiniks N-metüülpürrolidiini (NMPI) ning reaktiivseks amiiniks N-butüül-N-imidasooli (NBIM). Pärast amiini eraldamist saab formiaadi eraldada rasvhappe edasiseks tootmiseks trans-adukti moodustamise kaudu. Lisaks parandasid nad reaktori töötingimusi temperatuuri, rõhu ja H2/CO2 suhte osas, et maksimeerida CO2 muundamist. Protsessi kavandamise osas töötasid nad välja seadme, mis koosneb tilkreaktorist ja kolmest pideva destilleerimise kolonnist. Jääkvesinikkarbonaat destilleeritakse esimeses kolonnis; NBIM valmistatakse trans-adukti moodustamise teel teises kolonnis; rasvhappe produkt saadakse kolmandas kolonnis; Reaktori ja torni materjali valikut kaaluti samuti hoolikalt, enamiku komponentide jaoks valiti roostevaba teras (SUS316L) ja kolmanda torni jaoks valiti kaubanduslik tsirkooniumipõhine materjal (Zr702), et vähendada reaktori korrosiooni tänu selle vastupidavusele kütuseagregaatide korrosioonile ning ka suhteliselt madalale maksumusele.
Pärast tootmisprotsessi hoolikat optimeerimist – ideaalse tooraine valimist, tilkreaktori ja kolme pideva destillatsioonikolonni projekteerimist, kolonni korpuse ja sisemise täidise materjalide hoolikat valimist korrosiooni vähendamiseks ning reaktori töötingimuste peenhäälestamist – näitavad autorid, et on ehitatud piloottehas, mille päevane tootmisvõimsus on 10 kg kütuseagregaati ja mis suudab stabiilselt töötada enam kui 100 tundi. Tänu hoolikale teostatavus- ja elutsüklianalüüsile vähendas piloottehas kulusid 37% ja globaalse soojenemise potentsiaali 42% võrreldes traditsiooniliste kütuseagregaatide tootmisprotsessidega. Lisaks ulatub protsessi üldine efektiivsus 21%-ni ja selle energiatõhusus on võrreldav vesinikul töötavate kütuseelementidega sõidukite omaga.
Qiao, M. Sipelghappe piloottootmine hüdrogeenitud süsinikdioksiidist. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2