211service.com
Betere gas-naar-methanol katalysator
Onderzoekers in Duitsland hebben een nieuwe katalysator ontwikkeld om methaan, het hoofdbestanddeel van aardgas, om te zetten in een vloeibare brandstof - methanol. De katalysator zou de directe omzetting van methaan in methanol goedkoper kunnen maken dan met bestaande katalysatoren, maar het zal waarschijnlijk niet voldoen aan een heilige graal van de koolwaterstofchemie - een katalysator waarmee aardgas op grote schaal petroleumbrandstoffen kan vervangen.
Solide idee: Een microfoto van een nieuwe katalysator, voornamelijk gemaakt van koolstof, stikstof en platina, die wordt gebruikt om methaan om te zetten in een vloeibare brandstof (methanol).
De nieuwe katalysator is gebaseerd op een van de weinige katalysatoren die methaan bij lage temperaturen direct in methanol omzet, zonder veel kooldioxide of andere ongewenste bijproducten te produceren. Die katalysator, ontwikkeld door Roy Periana , nu hoogleraar scheikunde aan het Scripps Research Institute, bleek te duur om te commercialiseren.
De nieuwe katalysator, beschreven in de vroege online versie van het tijdschrift toegepaste chemie , heeft een van de belangrijkste problemen met Periana's katalysator opgelost, zegt Ferdi Schuth , directeur van het Max Planck Institute for Coal Research, die het werk leidde. Omdat de katalysator van Periana een vloeistof is die is opgelost in zwavelzuur, is hij moeilijk te recyclen, een serieus probleem omdat de katalysator het dure metaal platina nodig heeft. De nieuwe katalysator is een vaste stof, zegt Schüth, en is dus veel gemakkelijker te recyclen omdat hij eenvoudig met filters uit het zwavelzuur kan worden verwijderd.
Schüth zegt dat de ontdekking van de vaste katalysator een toevalstreffer was. Zijn collega's hadden een polymeer ontwikkeld met een moleculaire structuur die volgens hem vergelijkbaar was met de katalysator van Periana. Hij was in staat om platina in die structuur op te nemen en toonde aan dat de resulterende vaste katalysator net zo goed presteerde als de vloeibare versie.
Op methaan gebaseerde brandstoffen zouden aanzienlijk schoner kunnen zijn dan die op aardolie. Bovendien is de toevoer van aardgas enorm, met grote voorraden die nu toegankelijk zijn met nieuwe boortechnieken en orden van grootte die mogelijk meer beschikbaar zijn in de vorm van methaanhydraten op de bodem van de oceaan. Maar omdat het een gas is, is methaan duurder om te vervoeren en minder geschikt voor gebruik in voertuigen dan vloeibare brandstoffen, en tot dusver waren chemische methoden om het in een vloeistof om te zetten kostbaar.
Hoewel de nieuwe katalysator een van de problemen met de Periana-katalysator oplost, is het zeker niet het grootste probleem, zegt Jay Labinger , faculteitsmedewerker scheikunde bij Caltech. Periana zegt inderdaad dat de ontwikkeling van een solide versie van zijn katalysator niet voldoende zal zijn om het op de markt te brengen. Hij werkt aan nieuwe katalysatoren die dezelfde mechanismen gebruiken, maar goedkopere en effectievere materialen.
De twee belangrijkste problemen zijn typische problemen voor experimentele katalysatoren: ze werken niet snel genoeg, waardoor de benodigde apparatuur groter en duurder wordt, en ze produceren onvoldoende concentraties van het gewenste product, waardoor het duur wordt om het product te scheiden. van andere chemicaliën. Labinger schat dat de snelheden van de nieuwe Duitse katalysator met een orde van grootte moeten toenemen, en Periana zegt dat de concentraties drie- tot vijfvoudig moeten toenemen.
Periana suggereert echter dat de Duitse katalysator nieuwe richtingen voor onderzoek kan bieden, vooral als de mechanismen die betrokken zijn bij de productie van methanol verschillen van zijn vloeibare katalysator. Schüth zegt inderdaad dat een belangrijk onderdeel van Periana's katalysator, chloor, niet nodig is met de nieuwe vorm, wat suggereert dat het op verschillende manieren zou kunnen werken. Ondertussen ontwikkelt hij ook katalysatoren die gebruik maken van verschillende materialen. Een daarvan is veelbelovend, zegt hij, en produceert methanol met een snelheid die twee keer zo snel is als de vloeibare katalysator van Periana.