Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com. Jūsu izmantotajai pārlūkprogrammas versijai ir ierobežots CSS atbalsts. Lai iegūtu labākos rezultātus, iesakām izmantot jaunāku pārlūkprogrammas versiju (vai izslēgt saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer). Tikmēr, lai nodrošinātu nepārtrauktu atbalstu, mēs rādām vietni bez stila vai JavaScript.
Tagad, rakstot žurnālā Joule, Ungs Lī un viņa kolēģi ziņo par pētījumu par pilotrūpnīcu oglekļa dioksīda hidrogenēšanai skudrskābes ražošanai (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). Šis pētījums demonstrē vairāku galveno ražošanas procesa elementu optimizāciju. Reaktora līmenī tādu galveno katalizatora īpašību kā katalītiskā efektivitāte, morfoloģija, šķīdība ūdenī, termiskā stabilitāte un liela mēroga resursu pieejamība ņemšana vērā var palīdzēt uzlabot reaktora veiktspēju, vienlaikus saglabājot zemu nepieciešamo izejvielu daudzumu. Šeit autori izmantoja rutēnija (Ru) katalizatoru, kas balstīts uz jaukta kovalenta triazīna bipiridil-tereftalonitrila karkasa (saukts par Ru/bpyTNCTF). Viņi optimizēja piemērotu amīnu pāru izvēli efektīvai CO2 uztveršanai un pārveidošanai, izvēloties N-metilpirolidīnu (NMPI) kā reaktīvo amīnu CO2 uztveršanai un hidrogenēšanas reakcijas veicināšanai, veidojot formiātu, un N-butil-N-imidazolu (NBIM) kā reaktīvo amīnu. Pēc amīna izolēšanas formiātu var izolēt tālākai FA ražošanai, veidojot trans-aduktu. Turklāt viņi uzlaboja reaktora darbības apstākļus temperatūras, spiediena un H2/CO2 attiecības ziņā, lai maksimāli palielinātu CO2 konversiju. Runājot par procesa dizainu, viņi izstrādāja ierīci, kas sastāv no pilināmā slāņa reaktora un trim nepārtrauktas destilācijas kolonnām. Atlikušais bikarbonāts tiek destilēts pirmajā kolonnā; NBIM tiek sagatavots, veidojot trans-aduktu otrajā kolonnā; FA produkts tiek iegūts trešajā kolonnā; Arī reaktora un torņa materiāla izvēle tika rūpīgi apsvērta, lielākajai daļai komponentu izvēloties nerūsējošo tēraudu (SUS316L), bet trešajam tornim izvēloties komerciālu cirkonija bāzes materiālu (Zr702), lai samazinātu reaktora koroziju, pateicoties tā izturībai pret degvielas komplektu koroziju, un izmaksas ir salīdzinoši zemas.
Pēc rūpīgas ražošanas procesa optimizācijas — ideālu izejvielu izvēles, pilināmā slāņa reaktora un trīs nepārtrauktas destilācijas kolonnu projektēšanas, kolonnas korpusa un iekšējā blīvējuma materiālu rūpīgas izvēles, lai samazinātu koroziju, un reaktora darbības apstākļu precīzas pielāgošanas — autori demonstrē, ka ir uzbūvēta pilotiekārta ar 10 kg degvielas kasešu dienas jaudu, kas spēj uzturēt stabilu darbību vairāk nekā 100 stundas. Veicot rūpīgu priekšizpēti un dzīves cikla analīzi, pilotiekārta samazināja izmaksas par 37% un globālās sasilšanas potenciālu par 42% salīdzinājumā ar tradicionālajiem degvielas kasešu ražošanas procesiem. Turklāt procesa kopējā efektivitāte sasniedz 21%, un tā energoefektivitāte ir salīdzināma ar ūdeņraža darbināmo degvielas elementu transportlīdzekļu energoefektivitāti.
Qiao, M. Skudrskābes pilotražošana no hidrogenēta oglekļa dioksīda. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2