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新催化剂将碳废弃物打造成柴油生物燃料

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(图片来源:nrel官网)

58京牌 ,美国国家可再生能源实验室(NREL)和美国能源部的生物能源化学催化联盟(ChemCatBio)和联合优化燃料与发动机计划(Co-Optima)的研究人员,联手开发新型单相催化剂,将可再生的碳废弃物转化为可持续性柴油燃料。

研究人员通过还原醚化化学方法,将从微生物羧酸中提取的乙醇和酮基底物转化为醚生物燃料,以便与传统柴油混合使用。这种连续性催化工艺的设计,旨在降低间歇式化学带来的生产成本。另外,这种新燃料与基础设施具有潜在兼容性,而且与柴油燃料相比,可以减少温室气体排放,大大降低了采用新技术的潜在风险。更重要的是,随着对柴油的需求上升,采用这种燃料,有助于以可持续的方式满足这一需求。

去年秋天,NREL和Co-Optima团队,发现一种很有发展潜力的新型生物混合燃料——4-丁氧庚烷,利用生物质中的氧气,制造性能更高的柴油燃料。还原醚化工艺使用单相催化剂,更有效地生产4-丁氧庚烷。研究人员Derek Vardon表示:“通过这项研究,我们希望开发新的生物燃料转化工艺,这一过程适用于可再生能源和废物转化能源技术。”

在该项目中,研究人员首次通过还原醚化技术,优化单相催化剂,用于开发可再生燃料。研究人员在研发过程中面临挑战,因为催化剂必须同时执行两种功能,在一个过程中混合金属位点和酸位点。在一个商业合作伙伴的帮助下,研究团队在催化剂载体内找到了合适的酸度。同时,研究团队使用钯金属纳米颗粒,通过化学方法将分子连接在一起。

单相催化剂具有再生性能,这是极具前景的一个特点。此类化学工艺能够生成一种生物燃料,不仅可以清洁燃烧,而且烟灰指数较低。同时,值得一提的是,这种催化剂可以保持长期稳定性,甚至在再生时变得更加活跃。对于工业催化剂来说,高稳定性至关重要,因为这些催化剂必须使用数年,才能实现经济和环境可持续发展。

研究人员将继续研究和改进这一工艺。因为钯虽然很有效,但也很昂贵。该团队正在探索钯的功能,以确定具体使用量。此外,研究人员正在进行测试,以发现该类催化剂在处理更复杂废料时的性能。除了4-丁氧庚烷,这些废料还能产生醚混合物。

Vardon说:“我们未来将与阿贡国家实验室合作,从原子的角度观察表面发生的事情,以帮助我们设计下一个高性能、低成本的催化剂材料。”

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