Ďakujeme za návštevu stránky Nature.com. Verzia prehliadača, ktorú používate, má obmedzenú podporu CSS. Pre dosiahnutie najlepších výsledkov odporúčame používať novšiu verziu prehliadača (alebo vypnúť režim kompatibility v prehliadači Internet Explorer). Medzitým, aby sme zabezpečili nepretržitú podporu, zobrazujeme stránku bez štýlov a JavaScriptu.
Ung Lee a jeho kolegovia teraz v časopise Joule publikovali štúdiu pilotného zariadenia na hydrogenáciu oxidu uhličitého na výrobu kyseliny mravčej (K. Kim a kol., Joule https://doi.org/10.1016/j.Joule.2024.01). 003;2024). Táto štúdia demonštruje optimalizáciu niekoľkých kľúčových prvkov výrobného procesu. Na úrovni reaktora môže zohľadnenie kľúčových vlastností katalyzátora, ako je katalytická účinnosť, morfológia, rozpustnosť vo vode, tepelná stabilita a dostupnosť zdrojov vo veľkom meradle, pomôcť zlepšiť výkon reaktora a zároveň udržať nízke požadované množstvá vstupných surovín. Autori v tejto štúdii použili ruténiový (Ru) katalyzátor nanesený na zmiešanú kovalentnú triazínovú bipyridyltereftalonitrilovú štruktúru (označovanú Ru/bpyTNCTF). Optimalizovali výber vhodných amínových párov pre efektívne zachytávanie a konverziu CO2, pričom ako reaktívny amín na zachytávanie CO2 a podporu hydrogenačnej reakcie za vzniku mravčanu vybrali N-metylpyrolidín (NMPI) a ako reaktívny amín N-butyl-N-imidazol (NBIM) slúžiaci ako reaktívny amín. Po izolácii amínu je možné mravčan izolovať na ďalšiu výrobu kyselinovej mravčanu tvorbou trans-aduktu. Okrem toho zlepšili prevádzkové podmienky reaktora z hľadiska teploty, tlaku a pomeru H2/CO2, aby maximalizovali konverziu CO2. Pokiaľ ide o návrh procesu, vyvinuli zariadenie pozostávajúce z reaktora s kvapkovou vrstvou a troch kontinuálnych destilačných kolón. Zvyškový hydrogenuhličitan sa destiluje v prvej kolóne; NBIM sa pripravuje tvorbou trans-aduktu v druhej kolóne; produkt kyselinovej mravčanu sa získava v tretej kolóne; Výber materiálu pre reaktor a vežu bol tiež starostlivo zvážený, pričom pre väčšinu komponentov bola zvolená nehrdzavejúca oceľ (SUS316L) a pre tretiu vežu bol zvolený komerčný materiál na báze zirkónia (Zr702), aby sa znížila korózia reaktora vďaka jeho odolnosti voči korózii palivových kaziet a náklady sú relatívne nízke.
Po starostlivej optimalizácii výrobného procesu – výbere ideálnej vstupnej suroviny, návrhu reaktora s kvapkovou vrstvou a troch kontinuálnych destilačných kolón, starostlivom výbere materiálov pre telo kolóny a vnútorné balenie na zníženie korózie a jemnom doladení prevádzkových podmienok reaktora – autori demonštrujú, že bola postavená pilotná prevádzka s dennou kapacitou 10 kg palivovej kazety, ktorá je schopná udržiavať stabilnú prevádzku viac ako 100 hodín. Vďaka starostlivej analýze uskutočniteľnosti a životného cyklu pilotná prevádzka znížila náklady o 37 % a potenciál globálneho otepľovania o 42 % v porovnaní s tradičnými procesmi výroby palivových kaziet. Okrem toho celková účinnosť procesu dosahuje 21 % a jeho energetická účinnosť je porovnateľná s účinnosťou vozidiel s palivovými článkami poháňanými vodíkom.
Qiao, M. Pilotná výroba kyseliny mravčej z hydrogenovaného oxidu uhličitého. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2