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L'etilene è un'importante materia prima petrolchimica. La sua produzione è un simbolo della capacità e del livello di produzione petrolchimica di un paese. A causa dell'ossidazione e deidrogenazione dell'etano, è difficile controllare il grado di ossidazione, e le reazioni collaterali per lo più rendono l'etilene meno selettivo.
In uno studio pubblicato su ACS Catalysis, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. XIE Kui del Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) dell'Accademia cinese delle scienze ha riportato un sistema accoppiato in cui è stato realizzato un nuovo processo di deidrogenazione non ossidata dell'etano in etilene in protone cella elettrolitica ad ossido solido conduttivo.
I ricercatori hanno scoperto che l'etano è stato elettrocatalizzato in etilene e protoni (C 2 h 6 → C 2 h 4 + 2H + + 2e - ) all'anodo, e i protoni sono stati "estratti" dall'elettrolita al catodo per formare idrogeno (2H + + 2e - → H 2 ). Quando CO 2 e il protone reagisce al catodo, CO (CO 2 + 2H + + 2e - → CO + H 2 O) viene generato. CO 2 si riduce a carburante CO, e si riduce la sovratensione tra i due elettrodi, così l'efficienza di deidrogenazione dell'etano è notevolmente migliorata.
L'"estrazione" elettrochimica dei protoni raggiunge un'efficiente deidrogenazione non ossidativa dell'etano in etilene. A pressione atmosferica, 700℃ e 0,8 V, il tasso di conversione dell'etano è fino al 75,2%, la selettività dell'etilene è ～100%, e le prestazioni di 100 ore di funzionamento non si attenuano.
Oltretutto, risultati sperimentali e teorici hanno rivelato che drogando Nb 1.33 (Ti 0.8 mn 0.2 ) 0.67O4-δ (NTMO) e rivettando il nanometro di crescita Ni X Cu1 -X lega sulla superficie in situ, e il sistema di interfaccia metallo-ossido è stato costruito per migliorare l'attività elettrocatalitica e la resistenza alla deposizione di carbonio della conversione dell'etano.
Questo nuovo processo elettrocatalitico ha realizzato non solo la deidrogenazione senza ossidazione dell'etano in etilene, ma anche la riduzione e l'utilizzo ad alto valore della CO 2 , che ha un potenziale di sviluppo economico e sostenibile. Questo studio fornisce un metodo elettrochimico efficiente e affidabile per la conversione di C 2 h 6 , e apre una nuova strada per la conversione di altri alcani.
