از بازدید شما از Nature.com متشکریم. نسخه مرورگری که استفاده می‌کنید پشتیبانی محدودی از CSS دارد. برای بهترین نتیجه، توصیه می‌کنیم از نسخه جدیدتر مرورگر خود استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در Internet Explorer غیرفعال کنید). در عین حال، برای اطمینان از پشتیبانی مداوم، سایت را بدون استایل یا جاوا اسکریپت نمایش می‌دهیم.
اکنون، در مجله Joule، اونگ لی و همکارانش گزارشی از مطالعه یک کارخانه آزمایشی برای هیدروژنه کردن دی اکسید کربن برای تولید اسید فرمیک ارائه می‌دهند (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). این مطالعه بهینه‌سازی چندین عنصر کلیدی فرآیند تولید را نشان می‌دهد. در سطح راکتور، در نظر گرفتن خواص کلیدی کاتالیزور مانند راندمان کاتالیزوری، مورفولوژی، حلالیت در آب، پایداری حرارتی و در دسترس بودن منابع در مقیاس بزرگ می‌تواند به بهبود عملکرد راکتور کمک کند و در عین حال مقادیر خوراک مورد نیاز را پایین نگه دارد. در اینجا، نویسندگان از یک کاتالیزور روتنیم (Ru) که بر روی یک چارچوب کووالانسی مخلوط تریازین بی پیریدیل-ترفتالونیتریل (به نام Ru/bpyTNCTF) پشتیبانی می‌شود، استفاده کردند. آنها انتخاب جفت‌های آمین مناسب برای جذب و تبدیل کارآمد CO2 را بهینه کردند و N-متیل پیرولیدین (NMPI) را به عنوان آمین واکنش‌پذیر برای جذب CO2 و پیشبرد واکنش هیدروژناسیون برای تشکیل فرمات، و N-بوتیل-N-ایمیدازول (NBIM) را به عنوان آمین واکنش‌پذیر انتخاب کردند. پس از جداسازی آمین، فرمات را می‌توان برای تولید بیشتر FA از طریق تشکیل یک ترکیب ترانس جدا کرد. علاوه بر این، آنها شرایط عملیاتی راکتور را از نظر دما، فشار و نسبت H2/CO2 بهبود بخشیدند تا تبدیل CO2 را به حداکثر برسانند. از نظر طراحی فرآیند، آنها دستگاهی متشکل از یک راکتور بستر چکنده و سه ستون تقطیر مداوم توسعه دادند. بی‌کربنات باقیمانده در ستون اول تقطیر می‌شود. NBIM با تشکیل یک ترکیب ترانس در ستون دوم تهیه می‌شود. محصول FA در ستون سوم به دست می‌آید. انتخاب مواد برای راکتور و برج نیز با دقت بررسی شد، به طوری که فولاد ضد زنگ (SUS316L) برای اکثر اجزا انتخاب شد و یک ماده تجاری مبتنی بر زیرکونیوم (Zr702) برای برج سوم انتخاب شد تا خوردگی راکتور به دلیل مقاومت آن در برابر خوردگی مجموعه سوخت کاهش یابد و هزینه آن نسبتاً کم است.
پس از بهینه‌سازی دقیق فرآیند تولید - انتخاب خوراک ایده‌آل، طراحی یک راکتور بستر چکنده و سه ستون تقطیر مداوم، انتخاب دقیق مواد برای بدنه ستون و بسته‌بندی داخلی برای کاهش خوردگی و تنظیم دقیق شرایط عملیاتی راکتور - نویسندگان نشان می‌دهند که یک کارخانه آزمایشی با ظرفیت روزانه 10 کیلوگرم مجموعه سوخت ساخته شده است که قادر به حفظ عملکرد پایدار برای بیش از 100 ساعت است. از طریق تجزیه و تحلیل دقیق امکان‌سنجی و چرخه عمر، کارخانه آزمایشی در مقایسه با فرآیندهای تولید سنتی مجموعه سوخت، هزینه‌ها را 37٪ و پتانسیل گرمایش جهانی را 42٪ کاهش داده است. علاوه بر این، راندمان کلی فرآیند به 21٪ می‌رسد و راندمان انرژی آن با راندمان خودروهای پیل سوختی که با هیدروژن کار می‌کنند، قابل مقایسه است.
کیائو، م. تولید آزمایشی اسید فرمیک از دی اکسید کربن هیدروژنه. مهندسی شیمی طبیعت 1، 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2