Nanočásticový katalyzátor „švýcarský armádní nůž“ může čistit popáleniny zemního plynu

Prvky, které tvoří katalyzátor nanočástic oxidu kovu. Uznání: Zhennan Huang

Snížení teploty spalování metanu

Zemní plyn je nejčistším tradičním zdrojem fosilních paliv, protože produkuje malé znečišťující látky, jako je oxid uhličitý – silný skleníkový plyn a kmen, který přispívá ke změně klimatu. Ale skleníkové plyny a znečišťující látky uvolňované ze spalování zemního plynu lze dále snížit pomocí pokročilých katalyzátorů, které pomáhají snižovat teplotu, při které se spaluje metan – nejhojnější prvek v zemním plynu.

„Čím efektivněji spalujeme metan a čím méně energie na jeho spalování používáme, tím méně skleníkových plynů a znečišťujících látek produkuje. To znamená, že cokoli můžeme udělat pro snížení teploty spalování, je environmentální vítězství, “řekl Reza Shahbazian-Yassar, profesor strojního a průmyslového inženýrství na University of Illinois v Chicagu.

Shahbazian-Yassar a spolupracovníci uspíšili vývoj špičkového „švýcarského armádního nože“, který se skládá z 10 různých prvků – z nichž každý má potenciál snížit teplotu spalování metanu – více kyslík. Unikátní katalyzátor může nést teploty spalování metanu téměř poloviční – od 1400 stupňů Kelvina po 600 až 700 stupňů Kelvina.

Jejich nálezy byly uvedeny v časopise Katalýza Katalýza.

Shahbazian Yassar a Huang

Reza Shahbazian-Yassar, profesor strojního a průmyslového inženýrství na UIC College of Engineering a Zhennan Huang, je Ph.D. Student laboratoře Shahbazian-Yassar a spoluautor článku. Uznání: Jenny Fontaine / UIC

V dříve publikovaném výzkumu Shahbazian-Yassar a jeho kolegové prokázali schopnost vytvářet víceprvkové nanočásticové katalyzátory, známé jako slitiny s vysokou entropií, pomocí jedinečné techniky rázových vln. Před tím se vědci v oblasti materiálu vážně nepokusili vytvořit nanočástice více než tří prvků kvůli sklonu atomů každého prvku oddělit se od sebe a být zbytečné.

S využitím jedinečného systému vysokoteplotní elektronové mikroskopie UIC v reálném čase tým Shahbazian-Yassar prokázal, že nanočástice s vysokou entropií skládající se z 10 oxidů kovů je stabilnější při teplotách až 1073 stupňů Kelvina a každý prvek je rozdělen rovnoměrně. v celé nanočástice tvořící pevnou krystalovou strukturu v pevném stavu.

Jejich oxid kovu slitina obsahuje různé kombinace přechodných kovů, prvků vzácných zemin a drahých kovů plus kyslík.

„Je téměř nemožné udržovat dokonalou směs těchto prvků v pevné fázi kvůli rozmanitosti atomového poloměru, krystalové struktury, oxidačního potenciálu a elektronických vlastností prvků,“ řekl Zhennan Huang , Ph.D. Shahbazian-Yassar laboratorní student a spoluautor. „Ukázali jsme však, že je to možné.“

„Mezi mnoha slitinami s mnoha prvky, které vyrábíme, jsou částice vyrobené z 10 prvků nejen nejúčinnější při snižování spalování methanu, ale také nejstabilnější při teplotách,“ jako Shahbazian-Yassar, který je odpovídajícím spisovatelem papíru.

Vědci se domnívají, že tento faktor lze použít ke snížení produkce škodlivých skleníkových plynů produkovaných spalováním zemního plynu v jednotlivých domácnostech, k provozu turbín a dokonce i aut na stlačený zemní plyn .

Reference: „Denní oxidové nanočástice jako silné katalyzátory pro spalování metanu“ Tangyuan Li, Yonggang Yao, Zhennan Huang, Pengfei Xie, Zhenyu Liu, Menghao Yang, Jinlong Gao, Kaizhu Zeng, Alexandra H. Brozena, 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 a Liangbing Hu, 11. ledna 2021, Katalýza Katalýza.
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 a Shuke Li z University of Maryland; Pengfei Xie, Kaizhu Zeng, Han Zong a Chao Wang z Johns Hopkins University; Zhenyu Liu a Guofeng Wang z University of Pittsburgh; Miaofang Chi z Národní laboratoře Oak Ridge a Jian Luo z Kalifornské univerzity v San Diegu, spoluautoři článku.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Fyzici částic řeší problémy, které „sledují“ více než 20 let

Obrázek ukazuje dráhu paprsku, který prochází měděným vysokofrekvenčním kvadrupólem, černým dipólovým magnetem a štěrbinovým měřicím systémem na detektoru částic. Strukturální složitost paprsku se...

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.