Ang nanoparticle catalyst na “Swiss Army Knife” ay maaaring linisin ang pagkasunog ng natural gas

Mga elemento na bumubuo ng isang catalyst ng metal oxide nanoparticles. Kredito: Zhennan Huang

Pagbawas ng temperatura ng pagkasunog ng methane

Ang natural gas ay ang pinakamalinis na tradisyunal na mapagkukunan ng mga fossil fuel dahil gumagawa ito ng medyo mababang antas ng mga pollutant, tulad ng carbon dioxide – isang malakas na greenhouse gas na nagbibigay ng malaki sa pagbabago ng klima. Ngunit ang mga greenhouse gas at pollutant na pinakawalan ng nasusunog na natural gas ay maaaring karagdagang mabawasan ng mga advanced catalstre na makakatulong na mapababa ang temperatura kung saan sinusunog ang methane – ang pinakamalaking bahagi ng natural gas.

“Ang mas mahusay na pagsunog sa methane at mas kaunting enerhiya na ginagamit natin upang sunugin ito, mas mababa ang mga greenhouse gas at mga pollutant na ginagawa nito.” Kaya’t ang anumang magagawa natin upang mabawasan ang temperatura ng pagkasunog ay isang panalo para sa kapaligiran, “sabi ni Reza Shahbazian-Yassar, isang propesor ng mechanical at industrial engineering sa University of Illinois Chicago.

Ang Shahbazian-Yassar at mga kasamahan ay pinadali ang pagbuo ng isang state-of-the-art na “Swiss Army Knife” catalyn, na binubuo ng 10 magkakaibang elemento – bawat isa ay may kakayahang babaan ang temperatura ng pagkasunog ng methane – kasama ang oxygen. Ang natatanging katalista ay maaaring mabawasan ang temperatura ng pagkasunog ng methane ng halos kalahati – mula sa higit sa 1,400 degree Kelvin hanggang 600 hanggang 700 degree Kelvin.

Ang kanilang mga natuklasan ay nakalista sa journal Likas na catalysis.

Shahbazian Yassar at Huang

Reza Shahbazian-Yassar, Propesor ng Mechanical and Industrial Engineering sa UIC College of Engineering at Zhennan Huang, Ph.D. mag-aaral sa Shahbazian-Yassar Laboratory at kapwa may-akda ng artikulo. Kredito: Jenny Fontaine / UIC

Sa isang naunang nai-publish na pag-aaral, ipinakita ng Shahbazian-Yassar at mga kasamahan ang kakayahang lumikha ng mga multi-element na catalyer ng nanoparticle, na kilala bilang mataas na mga haluang entropy, na gumagamit ng isang natatanging diskarte sa shock wave. Dati, ang mga materyal na siyentipiko ay hindi seryosong nagtangka upang lumikha ng mga nanoparticle ng higit sa tatlong mga elemento dahil sa pagkahilig ng mga atomo ng bawat elemento na magkahiwalay mula sa bawat isa at maging walang silbi.

Gamit ang isang natatanging real-time high-temperatura electron microscopy system sa UIC, ipinakita ng koponan ng Shahbazian-Yassar na ang mga high-entropy nanoparticle na binubuo ng 10 metal oxides ay lubos na matatag sa temperatura hanggang sa 1073 degree Kelvin at ang mga indibidwal na elemento ay ipinamahagi nang pantay-pantay sa pamamagitan ng bawat nanoparticle na bumubuo ng isang solong istrakturang kristal. matatag sa solidong estado.

Ang kanilang metal oxide haluang metal naglalaman ang mga ito ng iba’t ibang mga paghahalo ng mga metal na paglipat, na kung saan ay bihirang mga elemento ng lupa, at marangal na mga metal plus oxygen.

“Ito ay halos imposible upang mapanatili ang isang perpektong halo ng mga sangkap na ito sa solidong yugto dahil sa mga pagkakaiba sa atomic radius, istraktura ng kristal, potensyal na oksihenasyon at mga elektronikong katangian ng mga elemento,” sabi ni Zhennan Huang, Ph.D. mag-aaral sa Shahbazian-Yassar Laboratory at kapwa may-akda ng artikulo. “Ngunit napakita namin na posible ito.”

“Kabilang sa maraming mga haluang metal na may maraming elemento na nilikha namin, ang mga maliit na butil na gawa sa 10 elemento ay pinaka-epektibo hindi lamang sa pagbaba ng combustion point ng methane gas, kundi pati na rin sa pinaka-matatag sa mga temperatura na ito,” sabi ni Shahbazian-Yassar, ang kaukulang may-akdang papel.

Naniniwala ang mga mananaliksik na ang katalista ay maaaring magamit upang mabawasan ang paggawa ng mga nakakapinsalang gas na greenhouse na ginawa ng pagsunog ng natural gas sa mga indibidwal na sambahayan, upang mapagana ang mga turbine at maging sa mga kotse na tumatakbo sa naka-compress na natural gas.

Sanggunian: “Denaric oxide nanoparticles as highly stable catalysts for methane combustion” ni Tangyuan Li, Yonggang Yao, Zhennan Huang, Pengfei Xie, Zhenyu Liu, Menghao Yang, Jinlong Gao, Kaizhu Zeng, Alexandra H. Brozen, Glenn Pastel, Miaolun Jiao, Qi Dong, Jiaqi Dai, Shuke Li, Han Zong, Miaofang Chi, Jian Luo, Yifei Mo, Guofeng Wang, Chao Wang, Reza Shahbazian-Yassar at Liangbing Hu, Enero 11, 2021, Likas na catalysis.
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 at Shuke Li ng University of Maryland; Pengfei Xie, Kaizhu Zeng, Han Zong at Co-may-akda ng artikulo ay sina Chao Wang ng Johns Hopkins University; Zhenyu Liu at Guofeng Wang ng Unibersidad ng Pittsburgh; Si Miaofang Chi ng Oak Ridge National Laboratory at Jian Luo ng University of California, San Diego.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang paglulunsad ng NASA Walnops rocket ay makikita sa East America

Mapa ng visibility ng Kinnet-X. Kredito: NASA A. Mission upang tuklasin ang transportasyon sa kalawakan gamit ang enerhiya a NASA Ang rocket na tunog...

Bakit kaya mahirap magamot ang COVID-19? Isang Komprehensibong Pagsuri sa Alam Namin

Lumalagong Mga Punto ng Katibayan ng Hindi Karaniwang Nakakahawang Profile Isang komprehensibong pagsusuri ng alam namin COVID-19 at kung paano ito gumagana ay nagmumungkahi na...

Nakikita ng NASA ang mga alon sa ibabaw ng dagat [Video]

Ang mga alon sa loob, o mga papasok na alon, ay maaaring umabot ng daan-daang mga paa sa ibaba ng ibabaw ng karagatan, ngunit...

Mga Kamangha-manghang Dinosauro na Naghahanap ng Kadiliman

Muling pagbuo ng Shuvuuia deserti artist. Kredito: Viktor Radermaker Ang maliit na dinosauro na nakatira sa disyerto ng Shuvuuia ay may natatanging paningin at...

Ang “Molecular glue” ay nagdaragdag ng kahusayan at ginagawang mas maaasahan ang pereskite solar cells sa paglipas ng panahon

Ginamit ng mga mananaliksik ang self-assemble na solong-layer na "molekular na pandikit" upang patigasin ang mga interface sa pereskite solar cells upang gawing mas...

Newsletter

Subscribe to stay updated.