Terima kasih kerana melayari Nature.com. Versi pelayar yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad. Untuk hasil terbaik, kami mengesyorkan menggunakan versi pelayar anda yang lebih baharu (atau mematikan mod keserasian dalam Internet Explorer). Sementara itu, bagi memastikan sokongan berterusan, kami memaparkan laman web ini tanpa penggayaan atau JavaScript.
Kini, menulis dalam jurnal Joule, Ung Lee dan rakan-rakannya melaporkan kajian loji perintis untuk menghidrogenkan karbon dioksida bagi menghasilkan asid formik (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01). 003;2024). Kajian ini menunjukkan pengoptimuman beberapa elemen utama proses pembuatan. Pada peringkat reaktor, pertimbangan sifat pemangkin utama seperti kecekapan pemangkin, morfologi, keterlarutan air, kestabilan terma dan ketersediaan sumber berskala besar boleh membantu meningkatkan prestasi reaktor sambil mengekalkan kuantiti bahan suapan yang diperlukan rendah. Di sini, penulis menggunakan pemangkin rutenium (Ru) yang disokong pada rangka kerja triazina bipiridil-tereftalonitril kovalen campuran (dinamakan Ru/bpyTNCTF). Mereka mengoptimumkan pemilihan pasangan amina yang sesuai untuk penangkapan dan penukaran CO2 yang cekap, memilih N-metilpirolidina (NMPI) sebagai amina reaktif untuk menangkap CO2 dan menggalakkan tindak balas penghidrogenan untuk membentuk format, dan N-butil-N-imidazol (NBIM) untuk berfungsi sebagai amina reaktif. Setelah mengasingkan amina, format boleh diasingkan untuk penghasilan FA selanjutnya melalui pembentukan trans-adduct. Di samping itu, mereka menambah baik keadaan operasi reaktor dari segi suhu, tekanan dan nisbah H2/CO2 untuk memaksimumkan penukaran CO2. Dari segi reka bentuk proses, mereka membangunkan peranti yang terdiri daripada reaktor katil titisan dan tiga lajur penyulingan berterusan. Bikarbonat baki disuling dalam lajur pertama; NBIM disediakan dengan membentuk trans adduct dalam lajur kedua; produk FA diperoleh dalam lajur ketiga; Pemilihan bahan untuk reaktor dan menara juga telah dipertimbangkan dengan teliti, dengan keluli tahan karat (SUS316L) dipilih untuk kebanyakan komponen, dan bahan berasaskan zirkonium komersial (Zr702) dipilih untuk menara ketiga bagi mengurangkan kakisan reaktor disebabkan oleh ketahanannya terhadap kakisan pemasangan bahan api, dan kosnya agak rendah.
Selepas mengoptimumkan proses pengeluaran dengan teliti—memilih bahan suapan yang ideal, mereka bentuk reaktor katil titisan dan tiga lajur penyulingan berterusan, memilih bahan dengan teliti untuk badan lajur dan pembungkusan dalaman untuk mengurangkan kakisan, dan memperhalusi keadaan operasi reaktor—penulis menunjukkan loji perintis dengan kapasiti harian sebanyak 10 kg pemasangan bahan api telah dibina yang mampu mengekalkan operasi yang stabil selama lebih daripada 100 jam. Melalui analisis kebolehlaksanaan dan kitaran hayat yang teliti, loji perintis mengurangkan kos sebanyak 37% dan potensi pemanasan global sebanyak 42% berbanding proses pengeluaran pemasangan bahan api tradisional. Di samping itu, kecekapan keseluruhan proses mencapai 21%, dan kecekapan tenaganya setanding dengan kenderaan sel bahan api yang dikuasakan oleh hidrogen.
Qiao, M. Pengeluaran rintis asid formik daripada karbon dioksida terhidrogenasi. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2