Det ökade utbudet och optimerade kostnader för naturgas har drivit kemisk industri att söka nya sätt att omvandla metan, huvudkomponenten i naturgas, till eten, ett kolväte som ofta används i kemiska produkter som plast. Oxidativ koppling av metan (OCM) är av stort intresse som en potentiellt effektiv metod, men är fortfarande opraktiskt för kommersiella tillämpningar - till exempel reaktionstemperaturen är över 700 grader C, kräver dyr utrustning med hög värmebeständighet, vilket ökar produktionskostnaden.

Forskare vid Waseda University upptäckte en ny OCM -reaktionsmekanism som uppstår vid en temperatur så låg som 150 grader C. Den nya katalytiska reaktionen, som visade både hög avkastning och katalytisk aktivitet, gjordes i ett elektriskt fält, och skulle kunna tillhandahålla en mer kostnadseffektiv metod för syntetisering av eten i framtiden. Resultaten publicerades i Journal of Physical Chemistry C den 22 januari 2018.

"Genom att utföra OCM i ett elektriskt fält sänkte reaktionstemperaturen dramatiskt, och vi lyckades effektivt syntetisera C2 -kolväten, inklusive eten, från syre i atmosfären med metan, "säger Shuhei Ogo, biträdande professor i katalytisk kemi vid Waseda.

Han förklarar att genom att tillämpa ett elektriskt fält, gitterets syre i en katalysator aktiveras och blir en reaktiv syreart, även vid temperaturer så låga som 150 grader C. "Redoxreaktionsmekanismen, som upprepar förbrukning och regenerering av de reaktiva syretyperna på katalysatorytan, håller den katalytiska reaktionscykeln igång. "Rapporter om sådana fenomen är utan motstycke, och resultaten av denna studie anses vara de första i sitt slag i världen.

Denna reaktionsmekanism kan sänka produktionskostnaden för eten eftersom högtemperaturvärmekällor och storskaliga värmeväxlaranordningar blir onödiga, hålla kostnaden för anläggningar och dess ledning nere också. Inte bara storskaliga tillverkare, men små till medelstora gasbrunnar med mindre produktionsskalor kan också dra nytta av den reducerade kostnaden.

"Resultaten av denna studie kan användas för olika typer av katalytisk reaktion som fortsätter med redoxreaktionsmekanism, samtidigt som den ger hög selektivitet och stabilitet samt energieffektivitet vid låg temperatur, "Tillägger Ogo.

Forskargruppen planerar att ytterligare undersöka den mycket aktiva och selektiva katalysatorn inom det elektriska området.