De nieuwe, aantrekkelijke technologie maakt de zure smaak praktischer. googletag.cmd.push(function(){googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);});
Ingenieurs van Rice University zetten koolmonoxide rechtstreeks om in azijnzuur (een veelgebruikte chemische stof die azijn zijn sterke smaak geeft) via een continue katalytische reactor. Deze reactor kan op efficiënte wijze gebruikmaken van hernieuwbare elektriciteit om sterk gezuiverde producten te produceren.
Het elektrochemische proces in het laboratorium van chemische en biomoleculaire ingenieurs aan de Brown School of Engineering van Rice University heeft het probleem opgelost dat zich voordeed bij eerdere pogingen om koolmonoxide (CO) te reduceren tot azijnzuur. Deze processen vereisten namelijk extra stappen om het product te zuiveren.
De milieuvriendelijke reactor gebruikt kubisch nanometerkoper als hoofdkatalysator en een unieke vaste elektrolyt.
Na 150 uur onafgebroken laboratoriumgebruik bedroeg het azijnzuurgehalte in de waterige oplossing die door deze apparatuur werd geproduceerd maar liefst 2%. De zuiverheid van de zuurcomponent is maar liefst 98%, wat aanzienlijk beter is dan de zuurcomponent die werd geproduceerd bij eerdere pogingen om koolmonoxide katalytisch om te zetten in vloeibare brandstof.
Azijnzuur wordt, net als azijn, als conserveermiddel gebruikt in medische toepassingen en in andere voedingsmiddelen. Het wordt gebruikt als oplosmiddel voor inkten, verven en coatings; bij de productie van vinylacetaat is vinylacetaat de voorloper van gewone witte lijm.
Het Rice-proces is gebaseerd op een reactor in het laboratorium van Wang en produceert mierenzuur uit koolstofdioxide (CO2). Dit onderzoek legde een belangrijke basis voor Wang (recentelijk benoemd tot Packard Fellow), die een subsidie ​​van 2 miljoen dollar van de National Science Foundation (NSF) ontving om verder onderzoek te doen naar manieren om broeikasgassen om te zetten in vloeibare brandstoffen.
Wang zei: "We upgraden onze producten van mierenzuur, een chemische stof met één koolstofatoom, naar een chemische stof met twee koolstofatomen, wat een grotere uitdaging is." "Mensen produceren traditioneel azijnzuur in vloeibare elektrolyten, maar die producten presteren nog steeds slecht en kampen met problemen zoals elektrolytscheiding."
Senftle voegde eraan toe: "Azijnzuur wordt natuurlijk meestal niet gesynthetiseerd uit CO of CO2." "Dat is nu juist het punt: we absorberen het afvalgas dat we willen verminderen en zetten het om in nuttige producten."
Er werd een zorgvuldige koppeling tot stand gebracht tussen de koperkatalysator en de vaste elektrolyt, waarbij de vaste elektrolyt werd overgebracht vanuit de mierenzuurreactor. Wang zei: "Soms produceert koper chemicaliën via twee verschillende reactiepaden." "Het kan koolmonoxide reduceren tot azijnzuur en alcohol. We hebben een kubus ontworpen met een vlak dat de koolstof-koolstofkoppeling kan sturen, en de randen van de koolstof-koolstofkoppeling leiden tot azijnzuur in plaats van andere producten."
Het computermodel van Senftle en zijn team hielp de vorm van de kubus te verfijnen. Hij zei: "We kunnen het type randen op de kubus laten zien, die in feite meer gegolfde oppervlakken zijn. Ze helpen bepaalde CO-bindingen te verbreken, zodat het product op een bepaalde manier gemanipuleerd kan worden." Meer randlocaties helpen de juiste binding op het juiste moment te verbreken."
Senftler zei dat het project een goed voorbeeld is van hoe theorie en experiment met elkaar verbonden moeten zijn. Hij zei: "Van de integratie van componenten in de reactor tot het mechanisme op atomair niveau, dit is een goed voorbeeld van engineering op vele niveaus." "Het past bij het thema van moleculaire nanotechnologie en laat zien hoe we dit kunnen toepassen op apparaten voor de praktijk."
Wang gaf aan dat de volgende stap in de ontwikkeling van een schaalbaar systeem is om de stabiliteit van het systeem te verbeteren en het energieverbruik van het proces verder te verlagen.
Zhu Peng, Liu Chunyan en Xia Chuan, promovendi aan Rice University, en J. Evans Attwell-Welch, een postdoctoraal onderzoeker, zijn de hoofdverantwoordelijken voor het artikel.
U kunt erop vertrouwen dat onze redactie alle ontvangen feedback nauwlettend in de gaten houdt en passende maatregelen neemt. Uw mening is voor ons zeer belangrijk.
Uw e-mailadres wordt alleen gebruikt om de ontvanger te laten weten wie de e-mail heeft verzonden. Noch uw adres, noch het adres van de ontvanger wordt voor andere doeleinden gebruikt. De informatie die u invult, verschijnt in uw e-mail, maar Phys.org bewaart deze op geen enkele wijze.
Ontvang wekelijks en/of dagelijks updates in je inbox. Je kunt je op elk moment afmelden en we zullen je gegevens nooit met derden delen.
Deze website gebruikt cookies om de navigatie te vergemakkelijken, uw gebruik van onze diensten te analyseren en content van derden te tonen. Door onze website te gebruiken, bevestigt u dat u ons privacybeleid en onze gebruiksvoorwaarden hebt gelezen en begrepen.