Hokkaido -universitetets forskare har skapat en förbättrad katalysator för omvandling av metangas till syngaser, en föregångare för flytande bränslen och grundläggande kemikalier.

Syngas, även känd som syntesgas, är en blandning som huvudsakligen består av kolmonoxid och väte och används för att tillverka polymerer, läkemedel, och syntetisk petroleum. Det framställs genom att metan utsätts för vattenånga vid 900 ° C eller högre, gör processen dyr.

Den partiella oxidationen av metan för syntes av syntesgaser är mer ekonomisk än att använda ånga, men det har varit problem med katalysatorerna som används för denna process. Ädelmetallkatalysatorer, såsom rodium och platina, är bättre och fungerar vid lägre temperaturer än basmetallkatalysatorer, såsom kobolt och nickel, men de är också dyrare. De billigare basmetallkatalysatorerna kräver temperaturer över 800 ° C, överskrider temperaturområdet för industriella rostfria reaktorer. De avaktiveras också under reaktionen genom re-oxidation och ackumulering av koks, en biprodukt av processen, vilket gör dem dyra på lång sikt.

Biträdande professor Hirokazu Kobayashi, Professor Atsushi Fukuoka, och postdoktor Yuhui Hou, arbetar på Hokkaido University's Institute for Catalysis, lyckades framställa en katalysator som kombinerar egenskaperna hos både ädelmetaller och basmetaller. Deras katalysator övervinner utmaningar som tidigare studier står inför när det gäller att tillsätta en tillräckligt liten mängd ädelmetall till basmetallkatalysatorn så att den fortfarande kan fungera vid lägre temperaturer.

I studien publicerad i Kommunikationskemi, laget genererade framgångsrikt små partiklar av basmetallkobolt genom att dispergera dem på en mineralfyndighet som kallas zeolit. De tillsatte sedan en minut mängd ädelmetall -rodiumatomer på koboltpartiklarna.

Den nya, kombinerade katalysatorn omvandlade framgångsrikt 86% metan till syngas vid 650 ° C samtidigt som dess aktivitet bibehölls i minst 50 timmar. Reaktionen oxiderar kobolt till koboltoxid, som är nästan inaktiv. Men eftersom rodium finns, ädelmetallen genererar väteatomer från metan eller vätemolekyler. Väteatomerna rinner över på stödmaterialet, och utsläppsvätet gör koboltoxiden tillbaka till kobolt. Kobolten kan sedan fortsätta att fungera som en katalysator. Den höga spridningen av kobolt på zeolit ​​förhindrade också bildning av koks under reaktionen.

Metan har uppmärksammats som en källa till ren energi eftersom det producerar bara en halv mängd CO2 jämfört med petroleum när den förbränns. Dessutom, ökad skiffergasbrytning har gjort metan till en mer tillgänglig resurs. "Vår katalysator kan effektivt omvandla metan till syngas vid 650 ° C, en mycket lägre temperatur än i konventionella metoder. Detta kan leda till effektivare användning av metan och bidra till utvecklingen av ett koldioxidsnålt samhälle, säger Hirokazu Kobayashi.