Tak for dit besøg på Nature.com. Den browserversion, du bruger, har begrænset CSS-understøttelse. For at opnå de bedste resultater anbefaler vi, at du bruger en nyere version af din browser (eller at du slår kompatibilitetstilstand fra i Internet Explorer). I mellemtiden viser vi webstedet uden styling eller JavaScript for at sikre løbende support.
Nu rapporterer Ung Lee og kolleger i tidsskriftet Joule en undersøgelse af et pilotanlæg til hydrogenering af kuldioxid til produktion af myresyre (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Denne undersøgelse demonstrerer optimeringen af ​​flere nøgleelementer i fremstillingsprocessen. På reaktorniveau kan hensyntagen til vigtige katalysatoregenskaber såsom katalytisk effektivitet, morfologi, vandopløselighed, termisk stabilitet og tilgængelighed af ressourcer i stor skala bidrage til at forbedre reaktorens ydeevne, samtidig med at de nødvendige mængder råmateriale holdes lave. Her anvendte forfatterne en ruthenium (Ru) katalysator båret på et blandet kovalent triazinbipyridyl-terephthalonitril-rammeværk (kaldet Ru/bpyTNCTF). De optimerede udvælgelsen af ​​egnede aminpar til effektiv CO2-indfangning og -omdannelse, idet de valgte N-methylpyrrolidin (NMPI) som den reaktive amin til at indfange CO2 og fremme hydrogeneringsreaktionen til dannelse af formiat, og N-butyl-N-imidazol (NBIM) til at fungere som den reaktive amin. Efter at have isoleret aminen kan formiatet isoleres til videre produktion af FA gennem dannelse af et trans-addukt. Derudover forbedrede de reaktorens driftsbetingelser med hensyn til temperatur, tryk og H2/CO2-forhold for at maksimere CO2-omdannelsen. Med hensyn til procesdesign udviklede de en anordning bestående af en trickling bed-reaktor og tre kontinuerlige destillationskolonner. Det resterende bicarbonat destilleres fra i den første kolonne; NBIM fremstilles ved at danne et trans-addukt i den anden kolonne; FA-produktet opnås i den tredje kolonne; Materialevalget til reaktoren og tårnet blev også nøje overvejet, idet der blev valgt rustfrit stål (SUS316L) til de fleste komponenter, og et kommercielt zirconiumbaseret materiale (Zr702) blev valgt til det tredje tårn for at reducere reaktorens korrosion på grund af dets modstandsdygtighed over for korrosion fra brændselselementet, og omkostningerne er relativt lave.
Efter omhyggelig optimering af produktionsprocessen – valg af det ideelle råmateriale, design af en trickling-bed-reaktor og tre kontinuerlige destillationskolonner, omhyggelig udvælgelse af materialer til kolonnehuset og den interne pakning for at reducere korrosion samt finjustering af reaktorens driftsforhold – demonstrerer forfatterne, at der er bygget et pilotanlæg med en daglig kapacitet på 10 kg brændselselement, der er i stand til at opretholde stabil drift i mere end 100 timer. Gennem omhyggelig gennemførligheds- og livscyklusanalyse reducerede pilotanlægget omkostningerne med 37 % og det globale opvarmningspotentiale med 42 % sammenlignet med traditionelle produktionsprocesser for brændselselementer. Derudover når processens samlede effektivitet 21 %, og dens energieffektivitet er sammenlignelig med brændstofcellebiler drevet af brint.
Qiao, M. Pilotproduktion af myresyre fra hydrogeneret kuldioxid. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2