הטכנולוגיה המתוקה החדשה הופכת את הטעם החמוץ למעשי יותר. googletag.cmd.push(function(){googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);});
מהנדסים באוניברסיטת רייס ממירים ישירות פחמן חד-חמצני לחומצה אצטית (חומר כימי נפוץ המעניק לחומץ טעם חזק) באמצעות כור קטליטי רציף, שיכול להשתמש ביעילות בחשמל מתחדש כדי לייצר מוצרים מטוהרים ביותר.
התהליך האלקטרוכימי במעבדה של מהנדסים כימיים וביו-מולקולריים בבית הספר להנדסה בראון באוניברסיטת רייס פתר את הבעיה של ניסיונות קודמים להפחית פחמן חד-חמצני (CO) לחומצה אצטית. תהליכים אלה דורשים שלבים נוספים לטיהור התוצר.
הכור הידידותי לסביבה משתמש בנחושת מעוקבת ננומטרית כזרז העיקרי ובאלקטרוליט מוצק ייחודי.
ב-150 שעות של פעולה רציפה במעבדה, תכולת החומצה האצטית בתמיסה המימית שהופקה על ידי ציוד זה הגיעה עד ל-2%. טוהר רכיב החומצה גבוה עד 98%, שהוא טוב בהרבה מרכיב החומצה שהופק בניסיונות מוקדמים להמיר פחמן חד-חמצני לדלק נוזלי באופן קטליטי.
חומצה אצטית משמשת כחומר משמר ביישומים רפואיים יחד עם חומץ ומזונות אחרים. משמשת כממס לדיו, צבעים וציפויים; בייצור ויניל אצטט, ויניל אצטט הוא הקודמן של דבק לבן רגיל.
תהליך רייס מבוסס על כור במעבדה של וואנג ומייצר חומצה פורמית מפחמן דו-חמצני (CO2). מחקר זה הניח בסיס חשוב עבור וואנג (שמונה לאחרונה לעמית פקארד), שקיבל מענק של 2 מיליון דולר מהקרן הלאומית למדע (NSF) כדי להמשיך ולחקור דרכים להמיר גזי חממה לדלקים נוזליים.
וואנג אמר: "אנו משדרגים את המוצרים שלנו מחומר כימי בעל פחמן אחד, חומצה פורמית, לחומר כימי בעל שני פחמנים, וזה מאתגר יותר." "אנשים מייצרים באופן מסורתי חומצה אצטית באלקטרוליטים נוזליים, אך עדיין יש להם ביצועים ירודים והמוצרים מעוררים בעיה של הפרדת אלקטרוליטים."
סנפטלה הוסיף: "כמובן, חומצה אצטית בדרך כלל אינה מסונתזת מ-CO או CO2." "זו הנקודה: אנחנו סופגים את גזי הפליטה שאנחנו רוצים להפחית והופכים אותם למוצרים שימושיים."
בוצע צימוד זהיר בין הזרז של הנחושת לאלקטרוליט המוצק, והאלקטרוליט המוצק הועבר מכור החומצה הפורמית. וואנג אמר: "לפעמים נחושת מייצרת כימיקלים בשני מסלולים שונים." "היא יכולה להפחית פחמן חד-חמצני לחומצה אצטית ואלכוהול. עיצבנו קובייה עם פאה שיכולה לשלוט בצימוד פחמן-פחמן, ובקצוות הפחמן-פחמן. הצימוד מוביל לחומצה אצטית ולא למוצרים אחרים."
המודל החישובי של סנפטלה וצוותו עזר לחדד את צורת הקובייה. הוא אמר: "אנו מסוגלים להראות את סוג הקצוות על הקובייה, שהם בעצם משטחים גליים יותר. הם עוזרים לשבור מפתחות CO מסוימים, כך שניתן לתמרן את המוצר בצורה כזו או אחרת." אתרי קצה נוספים עוזרים לשבור את הקשר הנכון בזמן הנכון."
סנפטלר אמר שהפרויקט הוא הדגמה טובה לאופן שבו תיאוריה וניסוי צריכים להיות מחוברים. הוא אמר: "החל משילוב הרכיבים בכור ועד למנגנון ברמה האטומית, זוהי דוגמה טובה לרמות רבות של הנדסה." "זה מתאים לנושא הננוטכנולוגיה המולקולרית ומראה כיצד נוכל להרחיב אותה למכשירים בעולם האמיתי."
וואנג אמר שהצעד הבא בפיתוח מערכת ניתנת להרחבה הוא שיפור יציבות המערכת והפחתה נוספת של האנרגיה הנדרשת לתהליך.
ג'ו פנג, ליו צ'וניאן ושיאה צ'ואן, סטודנטים לתארים מתקדמים מאוניברסיטת רייס, וחוקר פוסט-דוקטורט ג'יי אוונס אטוול-וולש, הוא האחראי העיקרי על המאמר.
אתם יכולים להיות סמוכים ובטוחים שצוות העורכים שלנו יעקוב מקרוב אחר כל משוב שנשלח וינקוט פעולה מתאימה. דעתכם חשובה לנו מאוד.
כתובת הדוא"ל שלך משמשת רק כדי ליידע את הנמען מי שלח את הדוא"ל. לא הכתובת שלך ולא כתובת הנמען ישמשו לכל מטרה אחרת. המידע שתזין יופיע בדוא"ל שלך, אך Phys.org לא ישמור אותו בשום צורה.
שלחו עדכונים שבועיים ו/או יומיים לתיבת הדואר הנכנס שלכם. באפשרותכם לבטל את המנוי בכל עת, ולעולם לא נשתף את פרטיכם עם צדדים שלישיים.
אתר אינטרנט זה משתמש בקובצי Cookie כדי לסייע בניווט, לנתח את השימוש שלך בשירותים שלנו ולספק תוכן מצדדים שלישיים. על ידי שימוש באתר האינטרנט שלנו, הנך מאשר שקראת והבנת את מדיניות הפרטיות ותנאי השימוש שלנו.