Ett forskarlag från Münchens tekniska universitet (TUM) ledd av kemisten Johannes Lercher har utvecklat en syntesprocess som drastiskt ökar aktiviteten hos katalysatorer för avsvavling av råolja. Den nya processen skulle kanske också kunna användas för katalysatorer i bränsleceller.

Råolja innehåller mycket svavel. För att förvandla råoljan till bränsle, svavelföreningarna måste avlägsnas med väte. Experter kallar denna process för hydrobehandling. Processen utförs med användning av katalysatorer.

Under ledning av Prof. Johannes Lercher och Dr. Hui Shi, ett team av forskare vid professuren i kemisk teknologi vid Münchens tekniska universitet har nu utvecklat en process för att öka aktiviteten hos dessa katalysatorer många gånger om genom att i förväg behandla de katalytiskt aktiva metallsulfiderna med koncentrerad saltsyra.

Viktigt för miljön

Hydrobehandling är en av de viktigaste katalytiska processerna – både med avseende på mängden katalysator som används och mängden bearbetad råvara. Med högt trycksatt väte, föroreningar såsom svavel eller kväveföreningar avlägsnas från råoljan så fullständigt som möjligt.

"Denna sorts föroreningar skulle senare förbrännas och bilda svaveldioxid och kväveoxider, vilket skulle resultera i negativa effekter på miljön, särskilt luftkvaliteten, säger Manuel Wagenhofer, första författare till studien. Dessutom, svavel- och kväveföreningar skulle också skada ädelmetaller i katalysatorer i moderna fordon, och drastiskt minska deras effektivitet.

En fantastisk effekt av saltsyra

TUM-kemisterna undersökte sådana blandade metallsulfidkatalysatorer för deras effektivitet vid hydrobehandling genom att först syntetisera nickelmolybdensulfider under flera processsteg, och sedan behandla dem med syra.

"Det var fantastiskt hur mycket tillsats av koncentrerad saltsyra ökade den katalytiska prestandan, " säger Wagenhofer. "Saltsyra förbättrar tillgängligheten för aktiva centra i katalysatorerna genom att ta bort mindre aktiva komponenter, främst nickelsulfider. renare, och därför mer aktiv, blandade metallsulfider bildas."

Stora fördelar för grundforskning

TUM-kemisternas resultat är också mycket viktiga för grundforskningen. De renade blandade metallsulfiderna är också lättare att undersöka, vetenskapligt.

"Till exempel, vi kunde identifiera och kvantifiera aktiva centra på katalysatorerna som behandlades på detta sätt, " förklarar Lercher. "Detta var bara möjligt eftersom ytan inte längre var täckt av nickelsulfid."

I princip, syrabehandlingen skulle tydligen kunna användas som ett undersökningsinstrument för en serie liknande katalysatorer, för att optimera dessa, till exempel, för användning med oljor från förnybara råvaror som via en raffineringsprocess i framtiden ska omvandlas till klimatvänliga bränslen.

"Om vi ​​förstår blandade metallsulfidkatalysatorer bättre, vi kan kanske förbättra dem avsevärt för användning på andra viktiga områden i framtiden, såsom vattenelektrolys eller vätebränsleceller, säger Johannes Lercher.