Ein Forscherteam der Stanford University und der University of Leuven in Belgien hat einen Prozess weiter verfeinert, der einen wichtigen Meilenstein in Richtung einer Methanol-Kraftstoffeinsparung darstellen könnte. Angesichts der Fülle von Methan als Rohstoff ist es ein Fortschritt, der die Art und Weise, wie die Welt Erdgas nutzt, grundlegend verändern könnte.
Methanol, der einfachste Alkohol, wird zur Herstellung verschiedener Produkte wie Farben und Kunststoffe sowie als Zusatz zu Benzin verwendet. Methanol ist reich an Wasserstoff und kann Brennstoffzellen der nächsten Generation antreiben, die erhebliche Vorteile für die Umwelt bringen könnten.
Ein Umbau, der zur Revolution werden kann
Wenn Erdgas, dessen Hauptbestandteil Methan ist, wirtschaftlich in Methanol umgewandelt werden könnte, wäre das ein echter Coup. Der dabei entstehende flüssige Brennstoff wäre viel leichter zu lagern und zu transportieren als Erdgas und reiner Wasserstoff. Und dies würde auch die Methanemissionen aus Erdgasaufbereitungsanlagen und Pipelines deutlich reduzieren.
Heute macht Methan, ein Treibhausgas, das um ein Vielfaches stärker ist als Kohlendioxid, die Umweltvorteile von Erdgas gegenüber Öl und Kohle nahezu zunichte. Die neue Studie des Teams in der aktuellen Ausgabe von Science ist der neueste Weg, um eine energiesparende Methode zur Herstellung von Methanol aus Methan zu fördern.
„Bei diesem Verfahren werden gängige Kristalle verwendet, die als Eisenzeolithe bekannt sind und von denen bekannt ist, dass sie bei Raumtemperatur Erdgas in Methanol umwandeln“, erklärt er Benjamin Snyder, der in Stanford promovierte und Katalysatoren untersuchte, um Schlüsselaspekte dieser Herausforderung anzugehen. "Aber dies ist auf praktischer Ebene eine extrem schwierige Chemie, da Methan aus chemischer Sicht hartnäckig inert ist."
Wenn Methan in die infundiert wird Zeolithe von porösem Eisen wird Methanol schnell bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Wärme oder Energie hergestellt. Im Vergleich dazu ist das konventionelle industrielle Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Methan es erfordert Temperaturen von 1000 ° C (1832 ° F) und extrem hohe Drücke.
Es ist ein wirtschaftlich attraktives Verfahren, aber es ist nicht so einfach. Erhebliche Barrieren verhindern, dass dieser Prozess auf industrielles Niveau gebracht wird.
Edward Solomon, Professor für Chemie und Photonenwissenschaft in Stanford am SLAC National Accelerator Laboratory. Solomon ist leitender Autor der neuen Studie new
Lasse die Zeolithe brennen, um Methanol zu produzieren
Das Problem, das nun der Massendiffusion von Verfahren zur Gewinnung von Methanol bei Raumtemperatur im Wege steht, liegt gerade in den Eisenzeolithen. Leider schalten die meisten von ihnen schnell ab. Mit anderen Worten, der Prozess funktioniert, nimmt aber sehr wenig Zeit in Anspruch.
Daher besteht das nächste Ziel nun darin, die Leistung dieser Silikate zu verbessern. Eine neue Studie, ebenfalls vom Co-Autor entwickelt Hannah Rhoda, ein Stanford-Doktorand in anorganischer Chemie, nutzt fortschrittliche Spektroskopie, um die physikalische Struktur der vielversprechendsten Zeolithe für die Methan-Methanol-Produktion zu untersuchen.
Die entscheidende Frage ist, wie man Methanol erhält, ohne den Katalysator zu zerstören
Hannah RhodaStanford Universität
Teamanalyse und der „Käfigeffekt“
Durch die Auswahl von zwei Eisenzeolithen untersuchte das Team die physikalische Struktur ihrer Gitter. Sie fanden heraus, dass die Reaktivität stark von der Größe der Poren in der umgebenden Kristallstruktur abhängt. Das Team nennt dies den „Käfigeffekt“, da das einkapselnde Gitter wie ein Käfig aussieht.
Sind die Poren in den Käfigen zu groß, wird das aktive Zentrum nach nur einem Reaktionszyklus deaktiviert und nie wieder reaktiviert. Wenn die Porenöffnungen jedoch kleiner sind, koordinieren sie einen präzisen molekularen "Tanz" zwischen den Reaktanten und verlängern die Dauer des Prozesses. Durch die Nutzung dieser Funktion konnte das Team 40% der deaktivierten Seiten wiederholt reaktivieren, ein bedeutender konzeptioneller Fortschritt in Richtung eines katalytischen Prozesses im industriellen Maßstab.
Der Katalysezyklus könnte eines Tages zu einer kontinuierlichen und wirtschaftlichen Herstellung von Methanol aus Erdgas führen
Benjamin SnyderStanford Universität
Der Weg zum Methanolkraftstoff
Es gibt noch viel zu tun, aber es gibt zwei Dinge zu sagen. zuerst: dies ist auf jeden Fall ein grundlegender Fortschritt in der Grundlagenforschung. Weil es Chemikern und Chemieingenieuren helfen wird, den Prozess zu erklären, den Eisenzeolithe verwenden, um Methanol bei Raumtemperatur herzustellen. Zweite: ohne fortschrittliche Spektroskopie wäre diese Entdeckung unmöglich gewesen. Eine Technologie, die in vielen Bereichen die Forschung vorantreibt, über die ich Ihnen vor langer Zeit geschrieben habe eine Studie um es den Menschen zu ermöglichen, auch in einem Zustand erzwungener Bewusstlosigkeit zu kommunizieren.
