Korėjos mokslininkai surado naują vario{0}}katalizatorių, kuris greičiau ir pigiau paverstų CO2 švariu kuru

Reaguodamas į anglies dioksidą (CO₂) su vandeniliu (H₂) reaktoriuje, anglies monokside (CO) ir vandenyje (H₂O) yra duodama. Ši cheminė reakcija vadinama atvirkštiniu vandens dujų poslinkiu (RWGS). Tai svarbus procesas, nes susidaręs anglies monoksidas (CO) gali būti sujungtas su vandeniliu, kad susidarytų sintetinės arba sintetinės dujos, kurios yra dujos iš ne-iškastinių šaltinių. Manoma, kad atvirkštinis vandens dujų pokytis yra perspektyvus skatinant tvarią energijos gamybą ir pakeičiant tradicinį iškastinį kurą.

Tradicinis RWGS katalizatorius yra nikelio pagrindu, nes reakcija vyksta žemesnėje nei 800 laipsnių temperatūroje ir nikelis gali atlaikyti tokią šilumą. Problema ta, kad laikui bėgant nikelio našumas sumažės, nes dalelės susijungs, o tada sumažėjęs plotas sumažins efektyvumą. Šią problemą galima išspręsti sumažinus temperatūrą. Tačiau esant žemesnei temperatūrai, susidarys nepageidaujami šalutiniai produktai, tokie kaip metanas, ir dėl to anglies monoksido išeiga bus maža. Korėjos tyrimų grupė neseniai sukūrė naują vario pagrindu pagamintą katalizatorių, kuris parodė puikų našumą esant 400 laipsnių temperatūrai.

Skirtingai nuo nikelio, naudojant varį kaip katalizatorių, atvirkštinės vandens dujų poslinkio reakcijos metu susidaro tik anglies monoksidas, kurio temperatūra žemesnė nei 400 laipsnių, nesudarant metano. Tačiau varis praras savo šiluminį stabilumą, kai temperatūra artėja prie 400 laipsnių. Korėjos tyrimų grupė išsprendė šią problemą, kurdama katalizatorių, įdiegdama sluoksniuotą dvigubo hidroksido struktūrą. Ši daugiasluoksnė struktūra sudaryta iš plonų metalo lakštų, tarp kurių yra vandens molekulių ir anijonų. Mokslininkai gali pakeisti fizines ir chemines katalizatoriaus charakteristikas, koreguodami metalo jonų santykį ir tipą. Ši komanda pridėjo geležies ir magnio, kad užpildytų tarpus tarp vario, kad kylant temperatūrai vario dalelės nesusikauptų ir nenukentėtų efektyvumas.

Rezultatas rodo, kad naujai suformuotas vario -geležies-magnio katalizatorius 1,7 karto greičiau viršija komercinį vario-katalizatorių, gamindamas anglies monoksidą ir 1,5 karto didesnį išeigą esant 400 laipsnių temperatūrai. Pagrindinis komandos mokslininkas teigė, kad „žemos temperatūros CO₂ hidrinimo katalizatoriaus technologija yra proveržis, leidžiantis efektyviai gaminti anglies monoksidą naudojant nebrangius ir gausius metalus. Jis gali būti tiesiogiai taikomas pagrindinių tvaraus sintetinio kuro žaliavų gamyboje. Toliau tęsime tyrimus, siekdami išplėsti jo taikymą tikrose pramoninėse aplinkose, taip prisidėdami prie anglies neutralumo įgyvendinimo ir tvarių sintetinių degalų gamybos technologijų komercializavimo.

Nuorodos:

1. Nacionalinė mokslo ir technologijų tyrimų taryba. „Greitesnis ir pigesnis CO2 pavertimas švariu kuru“. ScienceDaily. „ScienceDaily“, 2025 m. lapkričio 5 d..
2. Yeji Choi, Byeong{0}}Seon An, Gi Dong Sim, Unho Jung, Yongha Park, Kee Young Koo. CuO katalizatorių sintezė, paremta Fe-modifikuotu mišriu oksidu, pasižyminčiu dideliu CO susidarymo greičiu, hidrinant žemoje -temperatūroje CO2. Taikomoji katalizė B: Aplinka ir energija, 2025 m.; 377: 125475 DOI: 10.1016/j.apcatb.2025.125475