16:12 2023-05-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Nou design de catalizator pentru semihidrogenarea electrocatalitică a acetilenei
_ Nou design de catalizator pentru semihidrogenarea electrocatalitică a acetilenei
Recent, grupul de cercetare al prof. Zeng Jie de la Centrul Național de Cercetare pentru Științe Fizice Hefei de la Microscale și Universitatea de Știință și Tehnologie din China (USTC), colaborând cu prof. Xia Chuan și cercetătorul Zheng Echipa lui Tingting de la Universitatea de Știință și Tehnologie Electronică din China a dezvoltat un catalizator cu nanodots de Cu subcoordonat pentru a obține semihidrogenarea acetilenei cu activitate și eficiență intrinsecă ridicate. Cercetarea a fost publicată în Nature Communications.
Etilena este un material proeminent în industria chimică. În mod normal, procesul de producție industrială de etilenă (C2H4) produce inevitabil 0,5%-3% acetilenă (C2H2) produs secundar care otrăvește ireversibil catalizatorii Ziegler-Natta, ducând la o scădere a activității.
De aceea, este important să se elimine impuritățile C2H2 din producția de etilenă. Semihidrogenarea termocatalitică tradițională a C2H2 necesită temperatură ridicată, presiune ridicată și catalizator scump pe bază de paladiu, care limitează dezvoltarea ulterioară a acestuia.
Scăderea costului electricității a motivat dezvoltarea semihidrogenării electrocatalitice a acetilenei (EASH) folosind Cu catalizatori pe bază de alternativă. Cu toate acestea, catalizatorii anteriori pe bază de Cu încă suferă de reacții secundare, care au ca rezultat o purificare nesatisfăcătoare.
Pentru a rezolva această problemă, echipa a sintetizat mai întâi nanodot-uri de Cu subcoordonate (Cu NDs) ca catalizatori prin reducerea in situ. Când au fost testate pentru activitate sub flux de acetilenă pură, ND-urile de Cu subcoordonate au atins o eficiență Faradaic de peste 90% într-o gamă largă de densități de curent, atingând un vârf de 95,6% la o densitate de curent de -350mA·cm-2. În plus, spectroscopia in situ a evidențiat o barieră energetică mai scăzută pentru catalizatorii Cu ND subcoordonați.
Reactoarele cu ansamblu de electrozi cu membrană (MEA) au avantajele rezistenței scăzute, consumului redus de energie și configurației compacte. Prin urmare, echipa a proiectat un reactor cu doi electrozi de tip MEA pentru generarea continuă de C2H4 de calitate polimerică.
În testul de evaluare a performanței, un reactor MEA de 25 cm2 ar putea converti complet 0,5% C2H2 în C2H4 la debite diferite de la 10 la 50 de centimetri cubi standard pe minut (sccm). Odată cu creșterea debitului, selectivitatea C2H4 a prezentat o tendință ascendentă. Echipa a reușit să sintetizeze continuu C2H4 de calitate polimerică timp de 130 de ore sub un debit de 50 sccm cu o scădere neglijabilă a performanței (C2H2 rezidual mai mic de 1 parte per milion, tensiunea celulei menținută la -1,89 V).
Această activitate a realizat EASH foarte eficient pentru a produce etilenă de calitate polimerică prin dezvoltarea catalizatorului, studiul mecanismului de reacție și proiectarea reactoarelor, oferind perspective pentru dezvoltarea viitoare a purificării electrocatalitice a etilenei.
Comentarii:
Adauga Comentariu