Elementai, kurie sudaro metalų oksido nanodalelių katalizatorių. Autorius: Zhennanas Huangas
Metano degimo temperatūros žeminimas
Gamtinės dujos yra švariausias tradicinis iškastinio kuro šaltinis, nes joje susidaro palyginti mažai teršalų, tokių kaip anglies dioksidas, galingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir pagrindinis klimato kaitos variklis. Tačiau šiltnamio efektą sukeliančias dujas ir teršalus, išsiskiriančius deginant gamtines dujas, būtų galima dar labiau sumažinti naudojant pažangius katalizatorius, kurie padeda sumažinti metano (didžiausio gamtinių dujų komponento) degimo temperatūrą.
„Kuo efektyviau deginame metaną ir kuo mažiau sunaudojame energijos, tuo mažiau šiltnamio efektą sukeliančių dujų ir teršalų jis gamina. Taigi viskas, ką galime padaryti, kad sumažintume tą degimo temperatūrą, yra pelnas aplinkai “, – sakė Reza Shahbazianas-Yassaras, mechanikos ir pramonės inžinerijos profesorius iš Čikagos universiteto Ilinojuje.
Shahbazianas-Yassaras ir jo kolegos padėjo sukurti moderniausią „Šveicarijos armijos peilio“ katalizatorių su 10 skirtingų elementų, kurių kiekvienas turi savo sugebėjimą sumažinti metano degimo temperatūrą ir deguonį. Šis unikalus katalizatorius gali sumažinti metano degimo temperatūrą perpus – nuo 1400 Kelvinų iki 600–700 Kelvinų.
Apie jų išvadas rašoma žurnale Gamtos katalizė.
Reza Shahbazian-Yassar, UIC inžinerijos universiteto mechanikos inžinerijos ir pramonės profesorius ir dr. Zhennanas Huangas. Shahbazian-Yassar laboratorijos studentas ir pirmasis straipsnio autorius. Autorius: Jenny Fontaine / UIC
Anksčiau paskelbtame tyrime Shahbazianas-Yassaras ir jo kolegos pademonstravo sugebėjimą generuoti daugelio elementų nanodalelių katalizatorius, vadinamus aukštos entropijos lydiniais, naudojant specialią smūgio bangos techniką. Anksčiau medžiagų mokslininkai daug nesistengė sukurti daugiau nei tris elementus turinčių nanodalelių dėl kiekvieno elemento atomų polinkio atsiskirti ir tapti nenaudingais.
Pasinaudodama unikalia UIC aukštos temperatūros elektroninės mikroskopijos sistema, Shahbazian-Yassar komanda parodė, kad aukštos entropijos nanodalelės, sudarytos iš 10 metalų oksidų, buvo labai stabilios esant 1 073 Kelvino temperatūrai ir kad atskiri elementai buvo tolygiai pasiskirstę. formuojantis viengubo kristalo struktūrą, kuri kieta būsena yra stabili kiekvienoje nanodalelėje.
Jų metalo oksidas lydinio jame buvo daugybė tankių žemės elementų ir pereinamųjų metalų, tauriųjų metalų ir deguonies mišinių.
“Beveik neįmanoma išlaikyti tobulo šių elementų mišinio kietoje fazėje dėl atomo spindulio, kristalų struktūros, oksidacijos potencialo ir elektroninių elementų savybių skirtumų”, – sakė dr. Zhennanas Huangas. Shahbazian-Yassar laboratorijos studentas ir pirmasis straipsnio autorius. – Bet mes parodėme, kad tai įmanoma.
“Tarp daugelio mūsų sukurtų daugiasluoksnių lydinių 10 elementų dalelės ne tik veiksmingai sumažino metano dujų degimo tašką, bet ir buvo stabiliausios esant šiai temperatūrai”, – sakė atitinkamas šio straipsnio autorius Shahbazianas-Yassaras.
Tyrėjai mano, kad katalizatorius yra sumažinti kenksmingų šiltnamio efektą sukeliančių dujų susidarymą iš gamtinių dujų, degančių natūraliuose namuose, tiekti turbinas ir net automobiliuose, kurie dirba suslėgtomis dujomis.
Nuoroda: Tangaryuan Li, Yonggang Yao, Zhennan Huang, Pengfei Xie, Zhenyu Liu, Menghao Yang, Jinlong Gao, Kaizhu Zeng, Alexandra H. Brozena, Glenn Pastel, Miaolun Jiao, „Denaro oksido nanodalelės kaip labai stabilus metano degimo katalizatorius“ , Jiaqi Dai, Shuke Li, Han Zong, Miaofang Chi, Jian Luo, Yifei Mo, Guofeng Wang, Chao Wang, Reza Shahbazian-Yassar ir Liangbing Hu, 2021 m. Sausio 11 d., Gamtos katalizė.
DOI: 10.1038 / s41929-020-00554-1
Tangyuan Li, Yonggang Yao, Menghao Yang, Jinglong Gao, Alexandra Brozena, Liangbing Hu, Yifei Mo, Glenn Pastel, Miaolun Jiao, Qi Dong, Jiaqi Dai ir Marylando Shuke Li universitetas; Pengfei Xie, Kaizhu Zengas, Han Zongas ir Johnso Hopkinso universitetas Chao Wang; Zhenyu Liu ir Guofeng Wang iš Pitsburgo universiteto; Autoriai yra Miaofang Chi iš Oak Ridge nacionalinės laboratorijos ir Jianas Luo iš Kalifornijos universiteto, San Diege.