ວິທີການໃຫມ່ປ່ຽນອາຍແກັສເຮືອນແກ້ວເປັນນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ

ວິທີການໃຫມ່ຈະປ່ຽນອາຍແກັສ methane ໃຫ້ເປັນ methanol ແຫຼວ.

ທີມງານຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສົບຜົນສໍາເລັດການປ່ຽນ methane ເປັນ methanol ໂດຍໃຊ້ແສງສະຫວ່າງແລະໂລຫະການປ່ຽນແປງກະແຈກກະຈາຍເຊັ່ນທອງແດງໃນຂະບວນການທີ່ເອີ້ນວ່າ photo-oxidation. ປະຕິກິລິຍາແມ່ນບັນລຸໄດ້ດີທີ່ສຸດຈົນເຖິງປະຈຸບັນສໍາລັບການປ່ຽນອາຍແກັສ methane ເຂົ້າໄປໃນນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຂອງແຫຼວທີ່ອຸນຫະພູມແລະຄວາມກົດດັນ (25 ° C ແລະ 1 bar, ຕາມລໍາດັບ), ອີງຕາມການສຶກສາທີ່ພິມໃນວາລະສານ. ການສື່ສານທາງເຄມີ.

ຄໍາວ່າແຖບເປັນຫນ່ວຍຄວາມດັນແມ່ນມາຈາກຄໍາພາສາກະເຣັກທີ່ຫມາຍຄວາມວ່ານ້ໍາຫນັກ (baros). ແຖບຫນຶ່ງເທົ່າກັບ 100,000 Pascals (100 kPa), ໃກ້ກັບຄວາມກົດດັນຂອງບັນຍາກາດມາດຕະຖານໃນລະດັບນ້ໍາທະເລ (101,325 Pa).


ການຄົ້ນພົບຂອງການສຶກສາແມ່ນບາດກ້າວອັນສໍາຄັນຕໍ່ການເຮັດໃຫ້ອາຍແກັສທໍາມະຊາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານສໍາລັບການຜະລິດນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟທາງເລືອກທີ່ເປັນນໍ້າມັນແອັດຊັງແລະກາຊວນ. ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມຈິງທີ່ວ່າອາຍແກັສທໍາມະຊາດເປັນນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ, ການປ່ຽນເປັນ methanol ຜະລິດຄາບອນໄດອອກໄຊ (CO2) ຫນ້ອຍກ່ວານໍ້າມັນເຊື້ອໄຟອື່ນໆໃນປະເພດດຽວກັນ.

ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ໄດ້​ເກີດ​ຂຶ້ນ​ພາຍ​ໃຕ້​ສະພາບ​ອຸນຫະພູມ​ແລະ​ຄວາມ​ກົດ​ດັນ, ​ເຊິ່ງສາມາດ​ເຮັດ​ໃຫ້​ມີ​ເທນ, ອາຍ​ແກັສ​ເຮືອນ​ແກ້ວ​ທີ່​ມີ​ພະລັງ, ​ເພື່ອ​ຜະລິດ​ນ້ຳມັນ​ເຊື້ອ​ໄຟ. ສິນເຊື່ອ: UFSCAR

Methanol ມີຄວາມສໍາຄັນໃນການຜະລິດ biodiesel ແລະອຸດສາຫະກໍາເຄມີໃນປະເທດບຣາຊິນ, ບ່ອນທີ່ມັນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສັງເຄາະແນວພັນຂອງຜະລິດຕະພັນ.


ນອກຈາກນັ້ນ, ການເກັບມ້ຽນ methane ຈາກບັນຍາກາດແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການຫຼຸດຜ່ອນຜົນສະທ້ອນທາງລົບຂອງການປ່ຽນແປງດິນຟ້າອາກາດ, ເນື່ອງຈາກວ່າອາຍແກັສມີ 25 ເທົ່າທີ່ມີທ່າແຮງທີ່ຈະປະກອບສ່ວນເຮັດໃຫ້ໂລກຮ້ອນເປັນ CO2, ຕົວຢ່າງ.

“ມີການໂຕ້ວາທີທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ຢູ່ໃນຊຸມຊົນວິທະຍາສາດກ່ຽວກັບຂະຫນາດຂອງສະຫງວນ methane ຂອງດາວເຄາະ. ອີງ​ຕາມ​ການ​ຄາດ​ຄະ​ເນ​ບາງ​ຢ່າງ, ພວກ​ເຂົາ​ເຈົ້າ​ອາດ​ຈະ​ມີ​ທ່າ​ແຮງ​ພະ​ລັງ​ງານ​ສອງ​ເທົ່າ​ຂອງ​ເຊື້ອ​ໄຟ​ຟອດ​ຊີ​ລິ​ອື່ນໆ​ລວມ​ທັງ​ຫມົດ. ໃນການຫັນປ່ຽນໄປສູ່ການທົດແທນຄືນໃຫມ່, ພວກເຮົາຈະຕ້ອງໄດ້ແຕະໃສ່ທັງຫມົດນີ້ methane ໃນບາງຈຸດ, "Marcos da Silva, ຜູ້ຂຽນຄັ້ງທໍາອິດຂອງບົດຄວາມ, ບອກ Agência FAPESP. Silva ເປັນ Ph.D. ຜູ້ສະຫມັກໃນພາກວິຊາຟີຊິກຂອງມະຫາວິທະຍາໄລລັດຖະບານກາງ São Carlos (UFSCar).

ການສຶກສາໄດ້ຮັບການສະຫນັບສະຫນູນໂດຍ FAPESP, ສະພາຄົ້ນຄ້ວາຊັ້ນສູງ (CAPES, ອົງການຂອງກະຊວງສຶກສາ), ແລະສະພາການພັດທະນາວິທະຍາສາດແລະເຕັກໂນໂລຊີແຫ່ງຊາດ (CNPq, ເປັນແຂນຂອງກະຊວງວິທະຍາສາດ, ເຕັກໂນໂລຊີ, ແລະນະວັດຕະກໍາ).

ອີງຕາມການ Ivo Freitas Teixeira, ອາຈານຢູ່ UFSCar, ທີ່ປຶກສາ thesis ຂອງ Silva ແລະຜູ້ຂຽນສຸດທ້າຍຂອງບົດຄວາມ, photocatalyst ທີ່ໃຊ້ໃນການສຶກສາແມ່ນເປັນນະວັດກໍາທີ່ສໍາຄັນ. ທ່ານກ່າວວ່າ "ກຸ່ມຂອງພວກເຮົາໄດ້ປະດິດສ້າງຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງໂດຍການ oxidizing methane ໃນຂັ້ນຕອນດຽວ," ລາວເວົ້າ. "ໃນອຸດສາຫະກໍາເຄມີ, ການປ່ຽນແປງນີ້ເກີດຂຶ້ນໂດຍຜ່ານການຜະລິດ hydrogen ແລະ CO2 ຢ່າງຫນ້ອຍສອງຂັ້ນຕອນແລະພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອຸນຫະພູມແລະຄວາມກົດດັນສູງຫຼາຍ. ຄວາມສໍາເລັດຂອງພວກເຮົາໃນການໄດ້ຮັບ methanol ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ບໍ່ຮຸນແຮງ, ໃນຂະນະທີ່ຍັງໃຊ້ພະລັງງານຫນ້ອຍ, ແມ່ນບາດກ້າວທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ຫນ້າ.”


ອີງຕາມການ Teixeira, ຜົນໄດ້ຮັບໄດ້ເປີດທາງສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າໃນອະນາຄົດໃນການນໍາໃຊ້ພະລັງງານແສງຕາເວັນສໍາລັບຂະບວນການປ່ຽນໃຈເຫລື້ອມໃສນີ້, ມີທ່າແຮງທີ່ຈະຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມຂອງຕົນຕື່ມອີກ.

Photocatalysts

ຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງ, ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ສັງເຄາະຄາບອນ nitride crystalline ໃນຮູບແບບຂອງ polyheptazine imide (PHI), ໂດຍໃຊ້ໂລຫະການປ່ຽນແປງທີ່ບໍ່ມີຊື່ສຽງຫຼືອຸດົມສົມບູນໃນແຜ່ນດິນໂລກ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນທອງແດງ, ເພື່ອຜະລິດ photocatalysts ທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ.

ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ photocatalysts ໃນປະຕິກິລິຍາ oxidation methane ກັບ hydrogen peroxide ເປັນຜູ້ລິເລີ່ມ. ຕົວເລັ່ງທາດທອງແດງ-PHI ໄດ້ສ້າງຜະລິດຕະພັນຂອງແຫຼວທີ່ມີອົກຊີເຈນທີ່ມີປະລິມານຫຼາຍ, ໂດຍສະເພາະເມທານອນ (2,900 ໄມໂຄໂມລຕໍ່ກຣາມຂອງວັດສະດຸ, ຫຼື µmol.g-1 ໃນສີ່ຊົ່ວໂມງ).

ທ່ານ Teixeira ກ່າວວ່າ "ພວກເຮົາໄດ້ຄົ້ນພົບຕົວເລັ່ງທີ່ດີທີ່ສຸດແລະເງື່ອນໄຂອື່ນໆທີ່ ຈຳ ເປັນຕໍ່ປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ, ເຊັ່ນ: ການໃຊ້ນ້ ຳ ປະລິມານຫຼາຍແລະ hydrogen peroxide ໜ້ອຍ ໜຶ່ງ, ເຊິ່ງເປັນສານ oxidizing,". "ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປລວມມີຄວາມເຂົ້າໃຈເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບສະຖານທີ່ທອງແດງທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນວັດສະດຸແລະບົດບາດຂອງພວກເຂົາໃນປະຕິກິລິຍາ. ພວກເຮົາຍັງວາງແຜນທີ່ຈະໃຊ້ອົກຊີເຈນໂດຍກົງເພື່ອຜະລິດ hydrogen peroxide ໃນປະຕິກິລິຍາຂອງມັນເອງ. ຖ້າ​ຫາກ​ປະສົບ​ຜົນ​ສໍາ​ເລັດ, ນີ້​ຄວນ​ຈະ​ເຮັດ​ໃຫ້​ຂະ​ບວນການ​ດັ່ງກ່າວ​ມີ​ຄວາມ​ປອດ​ໄພ ​ແລະ ມີ​ຜົນ​ສັກສິດ​ກວ່າ​ອີກ.”


ອີກຈຸດໜຶ່ງທີ່ກຸ່ມຈະສືບຕໍ່ສືບສວນກ່ຽວກັບທອງແດງ. "ພວກເຮົາເຮັດວຽກກັບທອງແດງກະແຈກກະຈາຍ. ເມື່ອພວກເຮົາຂຽນບົດຄວາມ, ພວກເຮົາບໍ່ຮູ້ວ່າພວກເຮົາຈັດການກັບປະລໍາມະນູທີ່ໂດດດ່ຽວຫຼືກຸ່ມ. ດຽວນີ້ພວກເຮົາຮູ້ວ່າພວກມັນເປັນກຸ່ມ,” ລາວອະທິບາຍ.

ໃນການສຶກສາ, ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ນໍາໃຊ້ methane ບໍລິສຸດ, ແຕ່ໃນອະນາຄົດ, ພວກເຂົາເຈົ້າຈະສະກັດອາຍແກັສຈາກພະລັງງານທົດແທນເຊັ່ນ: ຊີວະມວນ.

ອີງ​ຕາມ​ອົງການ​ສະຫະ​ປະຊາ​ຊາດ, ມາ​ຮອດ​ປະຈຸ​ບັນ, methane ​ໄດ້​ເຮັດ​ໃຫ້​ໂລກ​ຮ້ອນ​ປະມານ 30% ນັບ​ຕັ້ງ​ແຕ່​ຍຸກ​ກ່ອນ​ອຸດສາຫະກຳ. ການ​ປ່ອຍ​ອາຍ​ພິດ​ມີ​ເທນ​ຈາກ​ກິດ​ຈະ​ກໍາ​ຂອງ​ມະ​ນຸດ​ສາ​ມາດ​ຫຼຸດ​ລົງ​ຫຼາຍ​ເຖິງ 45​% ໃນ​ທົດ​ສະ​ວັດ​ຂ້າງ​ຫນ້າ​, ຫຼີກ​ເວັ້ນ​ການ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​ເກືອບ 0.3°C ໃນ​ປີ 2045​.

ຍຸດທະສາດການປ່ຽນ methane ເຂົ້າໄປໃນນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຂອງແຫຼວໂດຍໃຊ້ photocatalyst ແມ່ນໃຫມ່ແລະບໍ່ມີຢູ່ໃນການຄ້າ, ແຕ່ທ່າແຮງຂອງມັນໃນໄລຍະໃກ້ແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນ. "ພວກເຮົາໄດ້ເລີ່ມການຄົ້ນຄວ້າຂອງພວກເຮົາໃນໄລຍະສີ່ປີກ່ອນ. ດຽວນີ້ພວກເຮົາມີຜົນໄດ້ຮັບທີ່ດີກ່ວາຂອງສາດສະດາຈານ Hutchings ແລະກຸ່ມຂອງລາວໃນປີ 2017, ເຊິ່ງກະຕຸ້ນການຄົ້ນຄວ້າຂອງພວກເຮົາເອງ, "Teixeira ກ່າວ, ໂດຍອ້າງອີງໃສ່ການສຶກສາທີ່ຕີພິມໃນວາລະສານ. ວິທະຍາສາດ ໂດຍນັກຄົ້ນຄ້ວາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບມະຫາວິທະຍາໄລໃນສະຫະລັດແລະສະຫະລາຊະອານາຈັກ, ແລະນໍາພາໂດຍ Graham Hutchings, ອາຈານຂອງ Cardiff University ໃນ Wales.



ເອກະສານ:

"ການຄັດລອກ methane photooxidation ເຂົ້າໄປໃນ methanol ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ບໍ່ຮຸນແຮງທີ່ສົ່ງເສີມໂດຍປະລໍາມະນູ Cu ທີ່ກະແຈກກະຈາຍສູງໃນ crystalline carbon nitrides" ໂດຍ Marcos AR da Silva, Jéssica C. Gil, Nadezda V. Tarakina, Gelson TST Silva, José BG Filho, Klaus Krambrock, Markus Antonietti Caue Ribeiro ແລະ Ivo F. Teixeira, 31 ພຶດສະພາ 2022, ການສື່ສານທາງເຄມີ.
DOI: 10.1039/D2CC01757A

“Aqueous Au-Pd colloids catalyze ເລືອກ CH₄ oxidation ກັບ CH₃OH ກັບ O₂ ພາຍໃຕ້ສະພາບທີ່ບໍ່ຮຸນແຮງ” ໂດຍ Nishtha Agarwal, Simon J. Freakley, Rebecca U. McVicker, Sultan M. Althahban, Nikolaos Dimitratos, Qian He, David J. Morgan, Robert L. Jenkins, David J. Willock, Stuart H. Taylor, Christopher J. Kiely ແລະ Graham J. Hutchings, 7 ກັນຍາ 2017, ວິທະຍາສາດ.
DOI: 10.1126/science.aan6515