Исследователи из Ливерпульского университета совершили значительный прорыв в области прямой конверсии углекислого газа (CO2) и метана (CH4) в жидкое топливо и химикаты, которые могут помочь промышленности сократить выбросы парниковых газов при одновременном производстве ценного химического сырья.
В статье, опубликованной в химическом журнале Angewandte Chemie, они сообщают об уникальном процессе плазменного синтеза для прямой одностадийной активации двуокиси углерода и метана в более ценное жидкое топливо и химикаты (например,грамм. уксусная кислота, метанол, этанол и формальдегид) с высокой селективностью в условиях окружающей среды (комнатная температура и атмосферное давление).
Этот процесс был продемонстрирован впервые, поскольку прямое преобразование этих двух стабильных и инертных молекул в жидкое топливо или химические вещества с использованием любого одностадийного обычного процесса (например, катализа) в обход высокой температуры представляет собой серьезную проблему., энергоемкий процесс производства синтез-газа и переработка синтез-газа под высоким давлением для химического синтеза.
Осуществлен одностадийный синтез жидкого топлива и химикатов при комнатной температуре путем прямого риформинга CO2 с CH4 с использованием нового нетеплового плазменного реактора атмосферного давления с водяным электродом и низким потреблением энергии.
Доктор. Синь Ту из факультета электротехники и электроники Университета сказал: «Эти результаты ясно показывают, что нетепловая плазма предлагает многообещающее решение для преодоления термодинамического барьера для прямого преобразования CH4и CO2 в ряд стратегически важных химикатов для платформ и синтетического топлива в условиях окружающей среды. Введение катализатора в плазмохимический процесс, известный как плазменный катализ, может регулировать селективность целевых химикатов.
Это крупная прорывная технология, обладающая огромным потенциалом для кардинального изменения будущей технологии активации метана, преобразования и использования CO2 и хранения химической энергии, что также имеет огромное значение для энергетической и химической промышленности и может помочь в решении проблем глобального потепления и парникового эффекта».
Выбросы метана и углекислого газа считаются парниковыми газами, которые способствуют глобальному потеплению и изменению климата.
Чтобы решить глобальные энергетические проблемы, связанные с парниковыми газами, новые и новейшие технологии разрабатываются ускоренными темпами.
Плазма, четвертое состояние вещества, электрически заряженная газовая смесь, предлагает многообещающую и привлекательную альтернативу для синтеза топлива и химикатов, предоставляя уникальный способ обеспечения термодинамически неблагоприятных реакций в условиях окружающей среды.
В нетепловой плазме температура газа остается низкой (до комнатной температуры), в то время как электроны обладают высокой энергией с типичной электронной температурой 1-10 эВ, что достаточно для активации инертных молекул (например, CO2 и CH4) представляют и производят множество химически активных частиц, включая радикалы, возбужденные атомы, молекулы и ионы. Эти энергетические частицы, которые производятся при относительно низкой температуре, способны инициировать множество различных реакций.
Плазменные системы можно масштабировать вверх и вниз. Кроме того, высокая скорость реакции и быстрое достижение устойчивого состояния в плазменном процессе позволяют быстро запускать и останавливать плазменный процесс по сравнению с другими термическими процессами, что значительно снижает общие затраты на энергию и предлагает многообещающий путь для плазменного процесса. с помощью возобновляемых источников энергии (например, энергии ветра и солнца), чтобы действовать как эффективная локализованная или распределенная система хранения химической энергии.
Этот чрезвычайно привлекательный процесс может также стать многообещающим решением для прекращения сжигания газа на факелах из нефтяных и газовых скважин за счет преобразования сжигаемого в факелах метана в ценное жидкое топливо и химикаты, которые можно легко хранить и транспортировать. Около 3,5% (~ 150 миллиардов кубических метров газа) мировых запасов природного газа было расточительно сожжено или «сожжено» на нефтяных и газовых месторождениях, в результате чего было выброшено более 350 миллионов тонн CO2