В статье, опубликованной в химическом журнале Angewandte Chemie, они сообщают об уникальном процессе плазменного синтеза для прямой, одностадийной активации диоксида углерода и метана в более ценные жидкие топлива и химические вещества (например, уксусную кислоту, метанол, этанол и формальдегид) с высоким содержанием селективность в условиях окружающей среды (комнатная температура и атмосферное давление).Этот процесс был продемонстрирован впервые, так как это серьезная проблема — прямое преобразование этих двух стабильных и инертных молекул в жидкое топливо или химические вещества с использованием любых одностадийных традиционных (например, каталитических) процессов, минуя высокотемпературное энергоемкое производство синтез-газа. технологический процесс и переработка синтез-газа под высоким давлением для химического синтеза.
Одностадийный синтез жидкого топлива и химикатов при комнатной температуре путем прямого риформинга CO2 с CH4 был достигнут с помощью нового нетеплового плазменного реактора атмосферного давления с водяным электродом и низким энергопотреблением.Доктор Синь Ту из факультета электротехники и электроники университета сказал: «Эти результаты ясно показывают, что нетепловая плазма предлагает многообещающее решение для преодоления термодинамического барьера для прямого преобразования CH4 и CO2 в ряд стратегически важных платформенные химикаты и синтетическое топливо в условиях окружающей среды. Введение катализатора в плазмохимический процесс, известный как плазменный катализ, может регулировать селективность целевых химикатов ».«Это крупная прорывная технология, которая имеет большой потенциал для радикальных изменений в будущей активации метана, преобразовании и утилизации CO2, а также в хранении химической энергии, что также имеет огромное значение для энергетики. химической промышленности и может помочь решить проблемы глобального потепления и эффекта парниковых газов ».
Выбросы метана и углекислого газа считаются парниковыми газами, которые способствуют глобальному потеплению и изменению климата.Для решения глобальных энергетических проблем, связанных с выбросами парниковых газов, все новые и новые технологии развиваются ускоренными темпами.Плазма, четвертое состояние вещества, электрически заряженная газовая смесь, предлагает многообещающую и привлекательную альтернативу для синтеза топлива и химикатов, обеспечивая уникальный способ, позволяющий термодинамически неблагоприятным реакциям протекать в условиях окружающей среды.
В нетепловой плазме температура газа остается низкой (ниже комнатной), в то время как электроны обладают высокой энергией с типичной электронной температурой 1-10 эВ, что достаточно для активации присутствующих инертных молекул (например, CO2 и CH4). и производить множество химически активных веществ, включая радикалы, возбужденные атомы, молекулы и ионы. Эти энергетические частицы, которые производятся при относительно низкой температуре, способны инициировать множество различных реакций.Плазменные системы могут быть увеличены и уменьшены. Кроме того, высокая скорость реакции и быстрое достижение установившегося состояния в плазменном процессе позволяет быстро запускать и останавливать плазменный процесс по сравнению с другими тепловыми процессами, что значительно снижает общие затраты на энергию и предлагает многообещающий путь для плазменного процесса. с помощью возобновляемых источников энергии (например, энергии ветра и солнца), чтобы действовать как эффективная локальная или распределенная система хранения химической энергии.
Этот весьма привлекательный процесс также может стать многообещающим решением для прекращения сжигания газа из нефтяных и газовых скважин путем преобразования сжигаемого метана в ценное жидкое топливо и химические вещества, которые можно легко хранить и транспортировать. Около 3,5% (~ 150 миллиардов кубических метров газа) мировых поставок природного газа было расточительно сжигалось или сжигалось на факелах на нефтяных и газовых месторождениях, в результате чего было выброшено более 350 миллионов тонн CO2.