Takk for at du besøker Nature.com. Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte. For best resultat anbefaler vi at du bruker en nyere versjon av nettleseren din (eller slår av kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I mellomtiden, for å sikre kontinuerlig støtte, viser vi nettstedet uten styling eller JavaScript.
Ung Lee og kolleger rapporterer nå i tidsskriftet Joule en studie av et pilotanlegg for hydrogenering av karbondioksid for å produsere maursyre (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Denne studien demonstrerer optimaliseringen av flere viktige elementer i produksjonsprosessen. På reaktornivå kan vurdering av viktige katalysatoregenskaper som katalytisk effektivitet, morfologi, vannløselighet, termisk stabilitet og storskala ressurstilgjengelighet bidra til å forbedre reaktorens ytelse samtidig som de nødvendige mengdene råmateriale holdes lave. Her brukte forfatterne en rutenium (Ru)-katalysator båret på et blandet kovalent triazinbipyridyl-tereftalonitril-rammeverk (kalt Ru/bpyTNCTF). De optimaliserte valget av passende aminpar for effektiv CO2-fangst og -konvertering, ved å velge N-metylpyrrolidin (NMPI) som det reaktive aminet for å fange CO2 og fremme hydrogeneringsreaksjonen for å danne formiat, og N-butyl-N-imidazol (NBIM) som det reaktive aminet. Etter å ha isolert aminet, kan formiatet isoleres for videre produksjon av FA gjennom dannelse av et trans-addukt. I tillegg forbedret de reaktorens driftsforhold når det gjelder temperatur, trykk og H2/CO2-forhold for å maksimere CO2-konverteringen. Når det gjelder prosessdesign, utviklet de en enhet bestående av en sildrende sjiktreaktor og tre kontinuerlige destillasjonskolonner. Det gjenværende bikarbonatet destilleres av i den første kolonnen; NBIM fremstilles ved å danne et trans-addukt i den andre kolonnen; FA-produktet oppnås i den tredje kolonnen; Materialvalget for reaktoren og tårnet ble også nøye vurdert, med rustfritt stål (SUS316L) valgt for de fleste komponentene, og et kommersielt zirkoniumbasert materiale (Zr702) valgt for det tredje tårnet for å redusere korrosjon av reaktoren på grunn av dens motstand mot korrosjon i brenselelementet, og kostnaden er relativt lav.
Etter nøye optimalisering av produksjonsprosessen – valg av ideell råmateriale, design av en dryppsjiktreaktor og tre kontinuerlige destillasjonskolonner, nøye valg av materialer til kolonnehuset og intern pakning for å redusere korrosjon, og finjustering av reaktorens driftsforhold – demonstrerer forfatterne at et pilotanlegg med en daglig kapasitet på 10 kg brenselelement er bygget, og som er i stand til å opprettholde stabil drift i mer enn 100 timer. Gjennom nøye gjennomførbarhets- og livssyklusanalyse reduserte pilotanlegget kostnadene med 37 % og det globale oppvarmingspotensialet med 42 % sammenlignet med tradisjonelle produksjonsprosesser for brenselelementer. I tillegg når den totale effektiviteten til prosessen 21 %, og energieffektiviteten er sammenlignbar med brenselcellekjøretøy drevet av hydrogen.
Qiao, M. Pilotproduksjon av maursyre fra hydrogenert karbondioksid. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2