Дякуємо за відвідування Nature.com. Версія браузера, яку ви використовуєте, має обмежену підтримку CSS. Для найкращих результатів рекомендуємо використовувати новішу версію вашого браузера (або вимкнути режим сумісності в Internet Explorer). Тим часом, щоб забезпечити постійну підтримку, ми відображаємо сайт без стилізації та JavaScript.
Зараз, у статті для журналу Joule, Унг Лі та його колеги повідомляють про дослідження пілотної установки для гідрування вуглекислого газу з метою отримання мурашиної кислоти (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Це дослідження демонструє оптимізацію кількох ключових елементів виробничого процесу. На рівні реактора врахування ключових властивостей каталізатора, таких як каталітична ефективність, морфологія, розчинність у воді, термічна стабільність та доступність ресурсів у великих масштабах, може допомогти покращити продуктивність реактора, зберігаючи при цьому низькі необхідні кількості сировини. Тут автори використовували рутенієвий (Ru) каталізатор, нанесений на змішаний ковалентний триазиновий біпіридилтерефталонітрильний каркас (так званий Ru/bpyTNCTF). Вони оптимізували вибір відповідних амінних пар для ефективного захоплення та перетворення CO2, обравши N-метилпіролідин (NMPI) як реакційноздатний амін для захоплення CO2 та стимулювання реакції гідрування з утворенням форміату, а також N-бутил-N-імідазол (NBIM) як реакційноздатний амін. Після виділення аміну, форміат можна виділити для подальшого виробництва FA шляхом утворення транс-адукту. Крім того, вони покращили умови роботи реактора з точки зору температури, тиску та співвідношення H2/CO2 для максимізації перетворення CO2. Що стосується конструкції процесу, вони розробили пристрій, що складається з реактора з крапельним шаром та трьох колон безперервної дистиляції. Залишковий бікарбонат відганяється в першій колоні; NBIM готується шляхом утворення транс-адукту в другій колоні; продукт FA отримують у третій колоні; Вибір матеріалу для реактора та вежі також був ретельно розглянутий: для більшості компонентів було обрано нержавіючу сталь (SUS316L), а для третьої вежі – комерційний матеріал на основі цирконію (Zr702), щоб зменшити корозію реактора завдяки його стійкості до корозії паливних збірок, а вартість є відносно низькою.
Після ретельної оптимізації виробничого процесу — вибору ідеальної сировини, проектування реактора з крапельним шаром та трьох колон безперервної дистиляції, ретельного вибору матеріалів для корпусу колони та внутрішнього наповнення для зменшення корозії, а також точного налаштування умов експлуатації реактора — автори демонструють, що було побудовано пілотну установку з добовою потужністю 10 кг паливної збірки, здатну підтримувати стабільну роботу протягом понад 100 годин. Завдяки ретельному аналізу доцільності та життєвого циклу, пілотна установка знизила витрати на 37% та потенціал глобального потепління на 42% порівняно з традиційними процесами виробництва паливних збірок. Крім того, загальний ККД процесу сягає 21%, а його енергоефективність порівнянна з ефективністю транспортних засобів на паливних елементах, що працюють на водні.
Цяо, М. Пілотне виробництво мурашиної кислоти з гідрогенізованого діоксиду вуглецю. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2