Los catalizadores adecuados son de gran importancia para aplicaciones eficientes de potencia a X, pero los procesos moleculares que ocurren durante su uso aún no se han entendido completamente. Utilizando rayos X de un acelerador de partículas sincrotrón, los científicos del Instituto de Tecnología de KarlsruheKIT ahora ha podido observar por primera vez un catalizador durante la reacción de Fischer-Tropsch que facilita la producción de combustibles sintéticos en condiciones industriales. Está destinado a utilizar los resultados de la prueba para el desarrollo de potencia a medida Xcatalizadores. El equipo ha publicado los resultados en la revista científica Reacción e ingeniería química .
En el camino hacia una sociedad neutral en CO2, los procesos de potencia a X P2X, es decir, procesos que convierten la energía renovable en fuentes de energía química, apoyan el enclavamiento de diferentes sectores. Por ejemplo, los combustibles sintéticos se pueden producir a partir del vientoo energía solar, que permite una movilidad respetuosa con el clima y el transporte de mercancías sin emisiones adicionales de gases de efecto invernadero. La síntesis de Fischer-Tropsch FTS, que es necesaria para este propósito entre otras cosas, produce hidrocarburos de cadena larga para la producción de gasolina o diesel a partir deEl monóxido de carbono e hidrógeno, es un proceso establecido en la industria química. Sin embargo, a pesar de que han pasado más de cien años desde el descubrimiento de esta tecnología, los procesos involucrados aún no se entienden completamente científicamente: "Esto se aplica en particular a la estructuracambios en los catalizadores necesarios para el proceso en condiciones industriales ", dice el profesor Jan-Dierk Grunwaldt del Instituto de Tecnología Química y Polímero Chemistry ITCP de KIT."Durante la reacción, pueden formarse subproductos indeseables o pueden producirse cambios estructurales disruptivos en el catalizador. Hasta ahora, no se ha explicado suficientemente cómo sucede esto exactamente durante la reacción y cuáles son los efectos en el proceso global".
En un proyecto transdisciplinario, en cooperación con expertos P2X del Instituto de Ingeniería de Micro Procesos IMVT y el Instituto de Investigación y Tecnología de Catálisis IKFT de KIT, el equipo ahora ha logrado un gran avance en la comprensión de la FTS atómica"Para el análisis, utilizamos métodos de investigación de sincrotrón, es decir, espectroscopía de absorción de rayos X y difracción de rayos X", explica Marc-André Serrer IKFT, uno de los autores del estudio. "Esta fue la primera vezque pudimos ver, por así decirlo, un catalizador FTS en funcionamiento a nivel atómico en condiciones de proceso reales ". Si bien las reacciones catalíticas ya se habían estudiado de antemano con un sincrotrón, un acelerador de partículas especial para generar radiación de rayos X particularmente intensa, las reacciones que tienen lugar durante un largo período de tiempo y a altas temperaturas y presiones, como en la operación en tiempo real en una instalación P2X, hasta ahora han presentado un obstáculo. Para el experimento en KIT, una novela infrarroja de alta presiónLa fractura ahora se ha agregado a la línea de medición CAT-ACT línea de medición CATalysis y ACTinide designada para estudios de catalizador en el sincrotrón KIT.Con esta infraestructura, que se construyó como parte de los proyectos Kopernikus del gobierno federal alemán para el cambio energético, fue posible determinar la función de un operando comercial de catalizador de cobalto-níquel a 250 ° C y 30 bar durante más de 300 horas.durante el FTS.Esta fue también la primera vez que se pudo producir una cantidad suficiente de hidrocarburos en un experimento de este tipo que luego podría analizarse.
Desarrollo de catalizador en la computadora
El experimento permitió a los científicos identificar depósitos de hidrocarburos que dificultan la difusión de los gases reactivos hacia las partículas de catalizador activo. "En el siguiente paso, estas ideas pueden usarse para proteger el catalizador específicamente contra estos mecanismos de desactivación", dice Grunwaldt."Esto se hace, por ejemplo, modificando el catalizador con promotores, es decir, sustancias que mejoran las propiedades del catalizador". En el futuro, la nueva comprensión atómica de las reacciones catalíticas contribuirá a las simulaciones por computadora para un ahorro rápido de recursos yDesarrollo rentable de catalizadores a medida para procesos P2X.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Karlsruher für Technologie KIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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