ขอบคุณที่เข้าชม Nature.com เบราว์เซอร์ที่คุณใช้อยู่มีการรองรับ CSS ที่จำกัด เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้ใช้เบราว์เซอร์เวอร์ชันใหม่กว่า (หรือปิดโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าเว็บไซต์จะได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจึงแสดงเว็บไซต์โดยไม่มีการจัดรูปแบบหรือ JavaScript
ล่าสุด Ung Lee และเพื่อนร่วมงานได้รายงานการศึกษาโรงงานนำร่องสำหรับการเติมไฮโดรเจนลงในคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อผลิตกรดฟอร์มิกในวารสาร Joule (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024) การศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มประสิทธิภาพขององค์ประกอบสำคัญหลายประการในกระบวนการผลิต ในระดับเครื่องปฏิกรณ์ การพิจารณาคุณสมบัติที่สำคัญของตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น ประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยา รูปร่าง ความสามารถในการละลายในน้ำ ความเสถียรทางความร้อน และความพร้อมของทรัพยากรในปริมาณมาก สามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์ในขณะที่ยังคงปริมาณวัตถุดิบที่ต้องการไว้ในระดับต่ำ ในที่นี้ ผู้เขียนใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ruthenium (Ru) ที่รองรับบนโครงสร้าง triazine bipyridyl-terephthalonitrile แบบผสมพันธะโควาเลนต์ (เรียกว่า Ru/bpyTNCTF) พวกเขาปรับปรุงการเลือกคู่เอมีนที่เหมาะสมสำหรับการดักจับและแปลง CO2 อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเลือก N-methylpyrrolidine (NMPI) เป็นเอมีนที่ทำปฏิกิริยาเพื่อดักจับ CO2 และส่งเสริมปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชันเพื่อสร้างฟอร์เมต และ N-butyl-N-imidazole (NBIM) เป็นเอมีนที่ทำปฏิกิริยา เมื่อแยกเอมีนแล้ว ฟอร์เมตสามารถแยกออกมาเพื่อผลิต FA ต่อไปได้โดยการสร้างทรานส์แอดดักต์ นอกจากนี้ พวกเขายังปรับปรุงสภาวะการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ในแง่ของอุณหภูมิ ความดัน และอัตราส่วน H2/CO2 เพื่อเพิ่มการแปลง CO2 ให้สูงสุด ในแง่ของการออกแบบกระบวนการ พวกเขาพัฒนาอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบหยดและคอลัมน์การกลั่นแบบต่อเนื่องสามคอลัมน์ ไบคาร์บอเนตที่เหลือจะถูกกลั่นออกในคอลัมน์แรก NBIM จะถูกเตรียมโดยการสร้างทรานส์แอดดักต์ในคอลัมน์ที่สอง ผลิตภัณฑ์ FA จะได้ในคอลัมน์ที่สาม การเลือกใช้วัสดุสำหรับเครื่องปฏิกรณ์และหอคอยก็ได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบเช่นกัน โดยเลือกใช้เหล็กกล้าไร้สนิม (SUS316L) สำหรับส่วนประกอบส่วนใหญ่ และเลือกใช้วัสดุเชิงพาณิชย์ที่ทำจากเซอร์โคเนียม (Zr702) สำหรับหอคอยที่สามเพื่อลดการกัดกร่อนของเครื่องปฏิกรณ์เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของชุดประกอบเชื้อเพลิง และมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ
หลังจากปรับปรุงกระบวนการผลิตอย่างพิถีพิถัน—ตั้งแต่การเลือกวัตถุดิบที่เหมาะสม การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบหยดและหอแยกกลั่นแบบต่อเนื่องสามหอ การคัดเลือกวัสดุสำหรับตัวหอและวัสดุบรรจุภายในอย่างระมัดระวังเพื่อลดการกัดกร่อน และการปรับแต่งสภาวะการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์—ผู้เขียนได้แสดงให้เห็นว่าโรงงานนำร่องที่มีกำลังการผลิต 10 กิโลกรัมต่อวัน สามารถสร้างชุดประกอบเชื้อเพลิงที่สามารถทำงานได้อย่างเสถียรนานกว่า 100 ชั่วโมง จากการวิเคราะห์ความเป็นไปได้และวงจรชีวิตอย่างละเอียด โรงงานนำร่องนี้ช่วยลดต้นทุนลง 37% และลดศักยภาพในการก่อให้เกิดภาวะโลกร้อนลง 42% เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตชุดประกอบเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ ประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการยังสูงถึง 21% และประสิทธิภาพด้านพลังงานเทียบได้กับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน
Qiao, M. การผลิตกรดฟอร์มิกในระดับนำร่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ผ่านการเติมไฮโดรเจน Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2