Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu CSS podršku. Za najbolje rezultate, preporučujemo korištenje novije verzije vašeg preglednika (ili isključivanje načina kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazujemo stranicu bez stiliziranja ili JavaScripta.
Sada, pišući u časopisu Joule, Ung Lee i kolege izvještavaju o studiji pilot postrojenja za hidrogeniranje ugljikovog dioksida za proizvodnju mravlje kiseline (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Ova studija demonstrira optimizaciju nekoliko ključnih elemenata proizvodnog procesa. Na nivou reaktora, razmatranje ključnih svojstava katalizatora kao što su katalitička efikasnost, morfologija, topljivost u vodi, termička stabilnost i dostupnost resursa velikih razmjera može pomoći u poboljšanju performansi reaktora, uz održavanje niskih količina potrebnih sirovina. Ovdje su autori koristili rutenijev (Ru) katalizator nanesene na miješani kovalentni triazin bipiridil-tereftalonitrilni okvir (nazvan Ru/bpyTNCTF). Optimizirali su odabir odgovarajućih aminskih parova za efikasno hvatanje i konverziju CO2, odabravši N-metilpirolidin (NMPI) kao reaktivni amin za hvatanje CO2 i poticanje reakcije hidrogenacije radi formiranja formata, te N-butil-N-imidazol (NBIM) kao reaktivni amin. Nakon izolacije amina, format se može izolovati za daljnju proizvodnju FA formiranjem trans-adukta. Osim toga, poboljšali su radne uslove reaktora u smislu temperature, pritiska i odnosa H2/CO2 kako bi maksimizirali konverziju CO2. Što se tiče dizajna procesa, razvili su uređaj koji se sastoji od reaktora sa kapanjem i tri kontinuirane destilacijske kolone. Preostali bikarbonat se destilira u prvoj koloni; NBIM se priprema formiranjem trans-adukta u drugoj koloni; produkt FA se dobija u trećoj koloni; Izbor materijala za reaktor i toranj također je pažljivo razmotren, pri čemu je za većinu komponenti odabran nehrđajući čelik (SUS316L), a za treći toranj odabran je komercijalni materijal na bazi cirkonija (Zr702) kako bi se smanjila korozija reaktora zbog njegove otpornosti na koroziju gorivnih sklopova, a cijena je relativno niska.
Nakon pažljive optimizacije proizvodnog procesa – odabira idealne sirovine, projektovanja reaktora sa kap po kap i tri kolone za kontinuiranu destilaciju, pažljivog odabira materijala za tijelo kolone i unutrašnje pakovanje radi smanjenja korozije, te finog podešavanja radnih uslova reaktora – autori demonstriraju da je izgrađeno pilot postrojenje sa dnevnim kapacitetom od 10 kg gorivnih sklopova, sposobno da održava stabilan rad više od 100 sati. Pažljivom analizom izvodljivosti i životnog ciklusa, pilot postrojenje je smanjilo troškove za 37% i potencijal globalnog zagrijavanja za 42% u poređenju sa tradicionalnim procesima proizvodnje gorivnih sklopova. Osim toga, ukupna efikasnost procesa dostiže 21%, a njegova energetska efikasnost je uporediva sa efikasnošću vozila na gorivne ćelije pogonjenih vodonikom.
Qiao, M. Pilot proizvodnja mravlje kiseline iz hidrogeniziranog ugljikovog dioksida. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2