Các nhà khoa học Hoa Kỳ đã đưa ra một công thức mới để sản xuất khí tổng hợp liên quan đến việc rắc một lượng nhỏ nguyên tử đồng trên bề mặt vàng. Vật liệu mới này hỗ trợ phản ứng điện hóa ở nhiệt độ phòng để chuyển đổi CO2 và nước thành khí tổng hợp (hỗn hợp cacbon monoxit và hydro) và một tiền chất quan trọng cho quá trình sản xuất hóa chất và nhiên liệu tổng hợp.
Khí tổng hợp có thể được biến đổi thành các phân tử nhỏ như etanol hoặc hydrocacbon cỡ lớn như trong xăng bằng cách lên men hoặc nhiệt hóa. Việc thiết kế một vật liệu và quy trình để có thể dễ dàng kiểm soát thành phần của khí tổng hợp sẽ là cải tiến quan trọng trong việc làm giảm tác động môi trường của các quy trình công nghiệp.
Ông Peidong Yang, Giáo sư hóa học tại trường Đại học California và là đồng tác giả nghiên cứu nói: "Chúng tôi biết không có chất xúc tác điện nào vừa làm tăng hiệu suất lại vừa kiểm soát thành phần khí tổng hợp trên phạm vi rộng. Nhiều quá trình sử dụng khí tổng hợp đòi hỏi các thành phần khí khác nhau, vì vậy, chúng tôi muốn tạo ra một nhóm các chất xúc tác điện dễ điều chỉnh".
Nhóm nghiên cứu cho biết có thể kiểm soát lượng cacbon monoxit và hydro được tạo ra bởi chất xúc tác bằng cách điều chỉnh số lượng nguyên tử đồng được sắp theo lớp trên bề mặt vàng cấu trúc nano.
Michael Ross, trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Đồng thay đổi hàm lượng là do CO2 liên kết với bề mặt. Bề mặt cấu trúc nano chủ yếu là vàng, sản sinh gần như toàn bộ CO2. Để tạo ra hỗn hợp chứa nhiều hydro, chúng tôi bổ sung thêm đồng".
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các kỹ thuật quang phổ quang phổ tia X tại Phòng thí nghiệm Berkeley để định lượng đồng trên chất điện phân vàng cần để tạo ra các loại khí tổng hợp khác nhau. Ví dụ, một lớp đồng dày 1 nguyên chất bao phủ bề mặt vàng có thể sản sinh hỗn hợp hydro và cacbon monoxit với tỷ lệ 2:1. Khi vàng không được pha trộn, hỗn hợp này có tỷ lệ là 1:10, cho thấy tính linh hoạt trong việc sản xuất khí tổng hợp.
Ross cho rằng: "Nếu các chất xúc tác điện này được phát triển để hoạt động trong các lò phản ứng công nghiệp, chúng tôi có thể sản xuất khí tổng hợp bằng cách sử dụng điện và CO2 được tạo ra theo cách tái tạo. Khí tổng hợp hiện đang được chuyển đổi thành metanol, nhiên liệu diesel và các hóa chất hữu ích khác trên toàn thế giới. Như vậy, hoạt động sản xuất các hóa chất này sẽ trở nên bền vững hơn".
(Theo NASATI)
Khí tổng hợp có thể được biến đổi thành các phân tử nhỏ như etanol hoặc hydrocacbon cỡ lớn như trong xăng bằng cách lên men hoặc nhiệt hóa. Việc thiết kế một vật liệu và quy trình để có thể dễ dàng kiểm soát thành phần của khí tổng hợp sẽ là cải tiến quan trọng trong việc làm giảm tác động môi trường của các quy trình công nghiệp.
Ông Peidong Yang, Giáo sư hóa học tại trường Đại học California và là đồng tác giả nghiên cứu nói: "Chúng tôi biết không có chất xúc tác điện nào vừa làm tăng hiệu suất lại vừa kiểm soát thành phần khí tổng hợp trên phạm vi rộng. Nhiều quá trình sử dụng khí tổng hợp đòi hỏi các thành phần khí khác nhau, vì vậy, chúng tôi muốn tạo ra một nhóm các chất xúc tác điện dễ điều chỉnh".
Nhóm nghiên cứu cho biết có thể kiểm soát lượng cacbon monoxit và hydro được tạo ra bởi chất xúc tác bằng cách điều chỉnh số lượng nguyên tử đồng được sắp theo lớp trên bề mặt vàng cấu trúc nano.
Michael Ross, trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Đồng thay đổi hàm lượng là do CO2 liên kết với bề mặt. Bề mặt cấu trúc nano chủ yếu là vàng, sản sinh gần như toàn bộ CO2. Để tạo ra hỗn hợp chứa nhiều hydro, chúng tôi bổ sung thêm đồng".
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các kỹ thuật quang phổ quang phổ tia X tại Phòng thí nghiệm Berkeley để định lượng đồng trên chất điện phân vàng cần để tạo ra các loại khí tổng hợp khác nhau. Ví dụ, một lớp đồng dày 1 nguyên chất bao phủ bề mặt vàng có thể sản sinh hỗn hợp hydro và cacbon monoxit với tỷ lệ 2:1. Khi vàng không được pha trộn, hỗn hợp này có tỷ lệ là 1:10, cho thấy tính linh hoạt trong việc sản xuất khí tổng hợp.
Ross cho rằng: "Nếu các chất xúc tác điện này được phát triển để hoạt động trong các lò phản ứng công nghiệp, chúng tôi có thể sản xuất khí tổng hợp bằng cách sử dụng điện và CO2 được tạo ra theo cách tái tạo. Khí tổng hợp hiện đang được chuyển đổi thành metanol, nhiên liệu diesel và các hóa chất hữu ích khác trên toàn thế giới. Như vậy, hoạt động sản xuất các hóa chất này sẽ trở nên bền vững hơn".
(Theo NASATI)
Tin tức liên quan
Đăng nhập
