Công nghệ mới ngọt ngào làm cho vị chua trở nên thiết thực hơn. googletag.cmd.push(function(){googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′);});
Các kỹ sư tại Đại học Rice đang trực tiếp chuyển đổi carbon monoxide thành axit axetic (một chất hóa học được sử dụng rộng rãi tạo nên vị mạnh cho giấm) thông qua một lò phản ứng xúc tác liên tục, có thể sử dụng điện năng tái tạo một cách hiệu quả để sản xuất các sản phẩm có độ tinh khiết cao.
Quá trình điện hóa trong phòng thí nghiệm của các kỹ sư hóa học và sinh học phân tử tại Trường Kỹ thuật Brown thuộc Đại học Rice đã giải quyết được vấn đề của các nỗ lực trước đây trong việc khử carbon monoxide (CO) thành axit axetic. Các quy trình này đòi hỏi thêm các bước để tinh chế sản phẩm.
Lò phản ứng thân thiện với môi trường này sử dụng đồng lập phương kích thước nanomet làm chất xúc tác chính và chất điện phân rắn độc đáo.
Sau 150 giờ vận hành liên tục trong phòng thí nghiệm, hàm lượng axit axetic trong dung dịch nước được thiết bị này tạo ra đạt tới 2%. Độ tinh khiết của thành phần axit cao tới 98%, tốt hơn nhiều so với thành phần axit được tạo ra từ những nỗ lực ban đầu nhằm chuyển hóa xúc tác carbon monoxide thành nhiên liệu lỏng.
Axit axetic được sử dụng làm chất bảo quản trong các ứng dụng y tế cùng với giấm và các thực phẩm khác. Nó được sử dụng làm dung môi cho mực in, sơn và chất phủ; trong sản xuất vinyl axetat, vinyl axetat là tiền chất của keo trắng thông thường.
Quy trình Rice dựa trên một lò phản ứng trong phòng thí nghiệm của Wang và sản xuất axit formic từ carbon dioxide (CO2). Nghiên cứu này đã đặt nền tảng quan trọng cho Wang (người vừa được bổ nhiệm làm Nghiên cứu sinh Packard), người đã nhận được khoản tài trợ 2 triệu đô la từ Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) để tiếp tục khám phá các cách chuyển đổi khí nhà kính thành nhiên liệu lỏng.
Ông Wang cho biết: “Chúng tôi đang nâng cấp sản phẩm của mình từ chất hóa học một carbon là axit formic lên chất hóa học hai carbon, điều này khó khăn hơn.” “Người ta thường sản xuất axit axetic trong chất điện phân lỏng, nhưng hiệu suất vẫn kém và sản phẩm gặp vấn đề về sự tách chất điện phân.”
Senftle nói thêm: “Dĩ nhiên, axit axetic thường không được tổng hợp từ CO hoặc CO2.” “Điểm mấu chốt là: chúng ta đang hấp thụ khí thải mà chúng ta muốn giảm thiểu và biến nó thành các sản phẩm hữu ích.”
Quá trình ghép nối cẩn thận được thực hiện giữa chất xúc tác đồng và chất điện phân rắn, và chất điện phân rắn được chuyển từ lò phản ứng axit fomic. Ông Wang cho biết: “Đôi khi đồng sẽ tạo ra các chất hóa học theo hai con đường khác nhau.” “Nó có thể khử carbon monoxide thành axit axetic và rượu. Chúng tôi đã thiết kế một khối lập phương với một mặt có thể kiểm soát sự ghép nối carbon-carbon, và các cạnh của sự ghép nối carbon-carbon dẫn đến sự hình thành axit axetic thay vì các sản phẩm khác.”
Mô hình tính toán của Senftle và nhóm của ông đã giúp tinh chỉnh hình dạng của khối lập phương. Ông nói: “Chúng tôi có thể chỉ ra loại cạnh trên khối lập phương, về cơ bản là các bề mặt gợn sóng hơn. Chúng giúp phá vỡ một số liên kết CO nhất định, để sản phẩm có thể được thao tác theo cách này hay cách khác. Nhiều vị trí cạnh hơn giúp phá vỡ đúng liên kết vào đúng thời điểm.”
Senftler cho biết dự án này là một minh chứng tốt cho thấy lý thuyết và thực nghiệm cần được kết nối với nhau như thế nào. Ông nói: “Từ việc tích hợp các thành phần trong lò phản ứng đến cơ chế ở cấp độ nguyên tử, đây là một ví dụ điển hình về nhiều cấp độ kỹ thuật.” “Nó phù hợp với chủ đề công nghệ nano phân tử và cho thấy cách chúng ta có thể mở rộng nó sang các thiết bị thực tế.”
Ông Wang cho biết bước tiếp theo trong việc phát triển một hệ thống có khả năng mở rộng là cải thiện độ ổn định của hệ thống và giảm hơn nữa lượng năng lượng cần thiết cho quá trình này.
Các nghiên cứu sinh cao học của Đại học Rice là Zhu Peng, Liu Chunyan và Xia Chuan, còn J. Evans Attwell-Welch, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, là người chịu trách nhiệm chính về bài báo này.
Quý khách hoàn toàn yên tâm rằng đội ngũ biên tập của chúng tôi sẽ theo dõi sát sao mọi phản hồi và có hành động phù hợp. Ý kiến ​​của quý khách rất quan trọng đối với chúng tôi.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để thông báo cho người nhận biết ai đã gửi email. Cả địa chỉ của bạn và địa chỉ của người nhận đều không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác. Thông tin bạn nhập sẽ hiển thị trong email của bạn, nhưng Phys.org sẽ không lưu giữ chúng dưới bất kỳ hình thức nào.
Chúng tôi sẽ gửi các bản cập nhật hàng tuần và/hoặc hàng ngày đến hộp thư của bạn. Bạn có thể hủy đăng ký bất cứ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ thông tin cá nhân của bạn với bên thứ ba.
Trang web này sử dụng cookie để hỗ trợ điều hướng, phân tích việc sử dụng dịch vụ của chúng tôi và cung cấp nội dung từ bên thứ ba. Bằng cách sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu chính sách bảo mật và điều khoản sử dụng của chúng tôi.