Modello a sfera e bastoncino dell'anidride carbonica. Credito:Wikipedia
I ricercatori della North Carolina State University hanno notevolmente aumentato l'efficienza di due tecniche, per la scissione dell'acqua per creare gas idrogeno e scissione dell'anidride carbonica (CO 2 ) per creare monossido di carbonio (CO). I prodotti sono preziose materie prime per applicazioni di produzione di energia pulita e chimica.
Il processo di scissione dell'acqua converte con successo il 90% dell'acqua in gas idrogeno, mentre la CO 2 -il processo di scissione converte più del 98 percento della CO 2 in CO. Inoltre, il processo utilizza anche l'ossigeno risultante per convertire il metano in syngas, che è di per sé una materia prima utilizzata per produrre combustibili e altri prodotti.
"Questi progressi sono resi possibili da materiali che abbiamo specificamente progettato per avere le proprietà termodinamiche desiderate per ogni processo, "dice Fanxing Li, un professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State, autore corrispondente di due articoli sul lavoro. "Queste proprietà non erano state segnalate prima a meno che non si utilizzassero materiali di terre rare".
Per il CO 2 -processo di scissione, i ricercatori hanno sviluppato un nanocomposito di ferrite di stronzio disperso in una matrice chimicamente inerte di ossido di calcio o ossido di manganese. come CO 2 viene fatto scorrere su un letto impaccato di particelle composte dal nanocomposito, il materiale nanocomposito scinde la CO 2 e cattura uno degli atomi di ossigeno. Questo riduce la CO 2 , lasciando solo CO dietro.
"Precedente CO 2 le tecniche di conversione non sono state molto efficienti, convertendo ben al di sotto del 90 percento della CO 2 in CO, Li dice. "Abbiamo raggiunto tassi di conversione fino al 99 per cento.
"E la CO è preziosa perché può essere utilizzata per produrre una varietà di prodotti chimici, compreso tutto, dai polimeri all'acido acetico, "Li dice.
Nel frattempo, l'ossigeno catturato durante la CO 2 -il processo di scissione viene combinato con il metano e convertito in syngas utilizzando l'energia solare.
Per il processo di scissione dell'acqua, i ricercatori hanno creato particelle di ossido di bario manganese drogate con ferro. A parte la differenza di materiali, il processo è notevolmente simile. Poiché l'acqua, sotto forma di vapore, scorre su un letto di particelle, l'ossido di bario manganese drogato con ferro scinde le molecole d'acqua e cattura gli atomi di ossigeno. Questo lascia il gas idrogeno puro.
"La nostra conversione qui è del 90 percento, che si confronta molto favorevolmente con altre tecniche - che sono spesso nell'intervallo del 10-20 percento, "dice Vasudev Haribal, un dottorato di ricerca studente presso NC State e autore principale del documento sul lavoro di scissione dell'acqua.
L'ossigeno catturato durante il processo di scissione dell'acqua viene utilizzato per produrre syngas, utilizzando la stessa tecnica utilizzata nella CO 2 -processo di scissione.
"Pensiamo che entrambi questi materiali e processi rappresentino significativi passi avanti, " Li dice. "Usano materiali relativamente economici per estrarre in modo efficiente materie prime preziose da risorse che sono facilmente disponibili (nel caso dell'acqua) o che sono effettivamente gas serra (nel caso della CO 2 e metano).
"Stiamo lavorando allo sviluppo di materiali ancora più efficienti, " Dice Li. "E siamo aperti a lavorare con gruppi esterni interessati ad ampliare questi processi per la produzione".
il CO 2 -carta spaccalegna, "Nanocompositi perovskite come CO . efficace 2 -Splitting agenti in uno schema redox ciclico, " è pubblicato sulla rivista Progressi scientifici . L'autore principale del documento è Junshe Zhang, un ex ricercatore post-dottorato presso lo Stato della Carolina del Nord che ora è all'Università di Xi'an Jiaotong. Il documento è stato co-autore di Haribal. Il lavoro è stato svolto con il sostegno della National Science Foundation, nell'ambito delle sovvenzioni CBET-1254351 e CBET-1510900, e l'Istituto Kenan presso lo Stato della Carolina del Nord.
La carta che spacca l'acqua, "BaMnO3 drogato con ferro per la divisione dell'acqua ibrida e la generazione di syngas, " è pubblicato sulla rivista ChemSusChem . Il documento è stato co-autore di Feng He, un ex dottorato di ricerca studente presso NC State, e Amit Mishra, un dottorato di ricerca studente presso NC State. Il lavoro è stato svolto con il supporto di NSF, nell'ambito della sovvenzione CBET-1254351, e l'Istituto Kenan presso lo Stato della Carolina del Nord.
