Новый реактор перерабатывает окись углерода в полезный продукт
Окись углерода часто образуется как побочный продукт промышленных процессов, и хотя сама по себе не является парниковым газом, все равно может быть загрязнителем воздуха в помещениях или в городах, поскольку высокие концентрации этого вещества вредят здоровью человека.
В новом исследовании команда из Университета Райса разработала способ превратить эти потенциально опасные отходы во что-то ценное. Уксусная кислота используется в пищевых продуктах, в качестве антисептика, растворителя, а также в ряде промышленных процессов и продуктов.
Созданный на основе предыдущего устройства, которое команда использовала для преобразования диоксида углерода в муравьиную кислоту, новый реактор восстанавливает оксид углерода в кислоту уксусную.
«Мы модернизируем продукт с одноуглеродного химического соединения, муравьиной кислоты, до двухуглеродного, что является весьма сложной задачей», — поясняет Хаотянь Ван, автор исследования. «Люди традиционно производят уксусную кислоту в жидких электролитах, но их производительность оставляет желать лучшего, а процесс отделения продукта от электролита сам по себе весьма сложен и требователен к ресурсам».
В случае новой технологии электролит твердый. Он взаимодействует с катализатором, состоящим из наноразмерных медных кубиков, обладающих специальными гофрированными поверхностями, которые помогают разорвать определенные углеродно-кислородные связи для преобразования газа в желаемый продукт.
В результате деионизированная вода проходит по трубопроводу через реактор, где смешивается с уксусной кислотой, чтобы получить пригодный для использования раствор. Оставшийся газ выделяется в виде кислорода.
В лабораторных испытаниях устройство работало непрерывно в течение 150 часов, получая раствор, содержащий до двух процентов уксусной кислоты – слабый, но достаточно полезный для промышленного применения. Сам кислотный компонент имел чистоту до 98%, то есть продукт был близок к идеальному.
Команда отмечает, что необходимо проделать большую работу по улучшению системы, чтобы сделать ее масштабируемой, а также более стабильной и энергоэффективной – лишь после этого ее можно будет устанавливать на предприятия.
С помощью специальных кубиков меди ученые смогли перегнать CO в уксусную кислоту