Storskalig kolväteförgasning. a) Tallrä och som berett träkol efter träpyrolys. b) Hemtillverkat valsverk med en 15-liters behållare. c) Jämförelse mellan småskaligt planetverk och storskaligt valsverk.
En forskargrupp, knuten till UNIST har kommit fram till en innovativ kolvätetillverkningsrutt, med hjälp av en kommersiellt tillgänglig kulfräsningsanordning. Den nya metoden har kommersiell potential, eftersom den använder naturligt träkol för att producera metan (CH4 ), den huvudsakliga kolvätekomponenten i naturgas.
Publicerad i marsnumret 2022 av Angewandte Chemie International Edition , har detta genombrott letts av professor Jong-Beom Baek vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST.
"Med den mekaniska kollisionen som skapas av kulfräsningstekniken kan vi enkelt bryta ner träkol för att producera metan", säger professor Baek. "Vi förväntar oss att den här metoden till och med kan möjliggöra produktion av metan från kol, ett fossilt bränsle som liknar träkol."
I denna studie visade forskargruppen en mekanokemisk metod som resulterar i både en snabbare reaktionshastighet och en ny syntesväg. Reaktionshastigheten ökades dramatiskt med upp till 4 storleksordningar jämfört med den traditionella termiska metoden. Samtidigt uppvisade reaktionen mycket hög selektivitet (99,8 % CH4 , jämfört med 80 % under termiska förhållanden) med en koboltkatalysator, noterade forskargruppen.
Dessutom visade deras studie att denna extrema ökning av reaktionshastigheten härrör från den kontinuerliga aktiveringen av reaktiva koltyper via mekanokemi. Den höga selektiviteten är intimt relaterad till aktiveringen vid låga temperaturer, vid vilka högre kolväten är svåra att bilda. Enligt forskargruppen förväntas detta arbete främja studier av kolväteförgasning och andra fasta gasreaktioner.
"Vårt arbete introducerar en ny metod för kolväteförgasning, med höga hastigheter vid låga temperaturer. De syntetiserade kolvätena är kolneutrala", konstaterade forskargruppen. "Alla kretsloppet, från produktion av biomassa till mekanokemisk kolväteförgasning (CHG) och slutligen metanutnyttjande, är en process där koldioxidutsläppen är noll och kan vara delvis nettonegativ."
Enligt forskargruppen är detta en viktig möjlighet att ersätta de begränsade kolpositiva naturgasreserverna och förhindra global uppvärmning. "Våra resultat kan användas som en icke-oxidativ metod för att regenerera koksförgiftade katalysatorer, vilket ofta krävs i storskalig industriell produktion", konstaterade professor Baek. "Denna metod undviker inte bara aggregering vid förbränning av kolet på grund av reaktionens mycket exoterma karaktär utan minskar också katalysatorstorleken på samma gång." + Utforska vidare
