Hvala, ker ste obiskali Nature.com. Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS. Za najboljše rezultate priporočamo uporabo novejše različice brskalnika (ali izklop načina združljivosti v Internet Explorerju). Medtem, da bi zagotovili stalno podporo, spletno mesto prikazujemo brez stilov ali JavaScripta.
Ung Lee in sodelavci zdaj v reviji Joule poročajo o študiji pilotnega obrata za hidrogeniranje ogljikovega dioksida za proizvodnjo mravljinčne kisline (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Ta študija prikazuje optimizacijo več ključnih elementov proizvodnega procesa. Na ravni reaktorja lahko upoštevanje ključnih lastnosti katalizatorja, kot so katalitična učinkovitost, morfologija, topnost v vodi, toplotna stabilnost in razpoložljivost virov v velikem obsegu, pomaga izboljšati delovanje reaktorja, hkrati pa ohranja nizke potrebne količine surovin. Avtorji so tukaj uporabili rutenijev (Ru) katalizator, nanesen na mešani kovalentni triazin bipiridil-tereftalonitrilna ogrodja (imenovano Ru/bpyTNCTF). Optimizirali so izbiro primernih aminskih parov za učinkovito zajemanje in pretvorbo CO2, pri čemer so kot reaktivni amin za zajemanje CO2 in spodbujanje reakcije hidrogeniranja, da se tvori format, izbrali N-metilpirolidin (NMPI) in kot reaktivni amin N-butil-N-imidazol (NBIM) kot reaktivni amin. Po izolaciji amina je mogoče format izolirati za nadaljnjo proizvodnjo FA z nastankom trans-adukta. Poleg tega so izboljšali obratovalne pogoje reaktorja glede temperature, tlaka in razmerja H2/CO2, da bi povečali pretvorbo CO2. Kar zadeva zasnovo procesa, so razvili napravo, ki jo sestavlja reaktor s kapljičnim slojem in tri kontinuirne destilacijske kolone. Preostali bikarbonat se destilira v prvi koloni; NBIM se pripravi z nastankom trans-adukta v drugi koloni; produkt FA pa se dobi v tretji koloni; Izbira materiala za reaktor in stolp je bila prav tako skrbno pretehtana, pri čemer je bilo za večino komponent izbrano nerjavno jeklo (SUS316L), za tretji stolp pa komercialni material na osnovi cirkonija (Zr702), da bi zmanjšali korozijo reaktorja zaradi njegove odpornosti proti koroziji gorivnih sklopov, stroški pa so relativno nizki.
Po skrbni optimizaciji proizvodnega procesa – izbiri idealne surovine, zasnovi reaktorja s kapljičnim slojem in treh kolon za kontinuirno destilacijo, skrbni izbiri materialov za telo kolone in notranjo embalažo za zmanjšanje korozije ter natančni nastavitvi obratovalnih pogojev reaktorja – avtorji prikazujejo, da je bila zgrajena pilotna naprava z dnevno zmogljivostjo 10 kg gorivnih sklopov, ki lahko vzdržuje stabilno delovanje več kot 100 ur. S skrbno analizo izvedljivosti in življenjskega cikla je pilotna naprava zmanjšala stroške za 37 % in potencial globalnega segrevanja za 42 % v primerjavi s tradicionalnimi proizvodnimi postopki gorivnih sklopov. Poleg tega skupna učinkovitost procesa doseže 21 %, njegova energetska učinkovitost pa je primerljiva z učinkovitostjo vozil na gorivne celice, ki jih poganja vodik.
Qiao, M. Pilotna proizvodnja mravljinčne kisline iz hidrogeniranega ogljikovega dioksida. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2