Długotrwałe zainteresowanie znalezieniem skutecznych sposobów przekształcania metanu w metanol wzrosło w ostatnich latach z powodu dużej ilości metanu w gazie ziemnym w Stanach Zjednoczonych.
Mając nadzieję na wykorzystanie nowych zasobów energii, naukowcy od dawna dążą do celu, jakim jest bezpośrednie przekształcenie metanu w paliwo, takie jak metanol. Do tej pory proces ten wymagał wysokich temperatur, które są kosztowne w utrzymaniu. Ponadto istniejący proces produkcji metanolu z metanu jest procesem wieloetapowym, który nie jest ani wydajny, ani opłacalny ekonomicznie w zastosowaniach na małą skalę.
Naukowcy z amerykańskiego Departamentu Energii (DOE) Argonne National Laboratory, Taft University i Oak Ridge National Laboratory połączyli siły, aby zbadać potencjał katalizatorów na bazie rodu w tej transformacji w łagodniejszych warunkach.
Naukowcy opracowali nowy sposób przekształcania metanu w metanol przy użyciu rodu i przetestowali skuteczność katalizatorów rodowych w różnych warunkach. Katalizatory wytwarzane stosunkowo prostymi technologiami wykorzystano do lepszej konwersji metanu do metanolu i kwasu octowego przy użyciu tlenu (O2) i tlenku węgla (CO) w łagodnych warunkach temperaturowych.
Do tej pory bezpośrednia konwersja metanu do ciekłego metanolu była nierozwiązanym problemem w katalizie. Jednak dzięki wykorzystaniu różnych obiektów testowych, w tym zaawansowanego źródła fotonów Argonne, naukowcy byli w stanie dostarczyć nowych informacji na temat struktury szlachetnych katalizatorów w skali atomowej. Okazało się, że są to rozproszone atomowo kompleksy rodu, a nie jak wcześniej sądzono, nanocząstki. Korzystając z tej wiedzy, naukowcy byli w stanie przeprowadzić proces konwersji metanu w mniej surowych warunkach.
W wyniku swoich prac zespół badawczy zasugerował, że dalsze badania i testy naświetlą mechanizm i ścieżki reakcji, które zostaną określone przez nowy katalizator konwersji metanu.
Chociaż badania wciąż są dalekie od komercyjnego wykorzystania, mogą zainspirować naukowców do poszukiwania nowych, bardziej wydajnych katalizatorów tworzących metan.
Dla porównania: metanol jest kluczowym surowcem (prekursorem) do produkcji szeregu chemikaliów, które są następnie wykorzystywane do wytwarzania takich produktów, jak tworzywa sztuczne, sklejka i farby. Metanol można również stosować jako paliwo w pojazdach lub można go reformować do produkcji czystego wodoru do ogniw paliwowych.
Film promocyjny:
Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.
Latawiec Serg