خانه / اخبار / دانشمندان یک کاتالیزور مسی برای تولید آسان الکل اتانول ساختند

دانشمندان یک کاتالیزور مسی برای تولید آسان الکل اتانول ساختند

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه استنفورد یک کاتالیزور مس پایه ساخته اند که مقادیر زیادی اتانول از گاز مونوکسید کربن در دمای اتاق تولید می‌کند!
دانشمندان دانشگاه استنفورد یک راه جدید و کارآمد برای تولید اتانول مایع از گار مونوکسید کربن، کشف کرده اند. به گفته دانشمندان، این کشف امیدوار کننده یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای تولید اتانول معمولی از ذرت و دیگر محصولات زراعی ارائه کرده است. نتایج این تحقیق بصورت آنلاین و در تاریخ نهم آپریل در نشریه Nature منتشر شده است.

دانشمندان یک کاتالیزور بر پایه مس ساختند که می‌تواند مقدار زیادی الکل اتانول را در دمای اتاق تولید کند
دانشمندان یک کاتالیزور بر پایه مس ساختند که می‌تواند مقدار زیادی الکل اتانول را در دمای اتاق تولید کند

متیو کینان، استادیار شیمی‌دانشگاه استنفورد و نویسنده همکار مقاله نشریه Nature گفت:

” ما اولین کاتالیزور فلزی را که می‌تواند مقدار قابل ملاحظه ای اتانول در دما و فشار اتاق تولید کند – یک واکنش بسیار دشوار الکتروشیمیایی – را کشف کرده ایم.”

امروزه بیشتر اتانول‌ها در تجهیزات تخمیر با دمای بالا تولید می‌شوند که در آنها ذرت، نیشکر و سایر گیاهان را با روش شیمیایی به سوخت مایع الکل اتانول تبدیل می‌شوند. اما تولید محصولات زراعی برای ساخت سوخت زیستی نیاز به هزاران هکتار زمین و مقادیر زیادی آب و کود دارد. در برخی از نقاط ایالات متحده، برای تولید یک پیمانه ذرت بیش از 800 گالن آب صرف می‌شود که محصول آن تنها 3 گالن الکل اتانول می‌شود.
روش جدیدی که توسط کینان و کریستینا لی، یکی از دانشجویان کارشناسی ارشد دانشگاه استنفورد کشف شده است، نیاز به تجهیزات تخمیر ندارد و در مقیاس بالا می‌تواند به حل بسیاری از مشکلات مربوط به مصرف آب و زمین و ایجاد آلودگی محیط زیستی برای تولید الکل اتانول با روش‌های زراعی کمک کند. کینان می‌گوید:” مطالعه ما امکانپذیر بودن تولید اتانول با الکتروکاتالیزها را نشان می‌دهد. اما برای ساخت ابزاری که اینکار را بطور عملی ممکن سازد، مسیر زیادی را باید طی کرد.”

در ساختنی بخوانید :  ویدیو : اگر یک سیارک عظیم به زمین بخورد، چه اتفاقی می افتد؟

الکترودهای مسی جدید

دو سال پیش، کینان و لی الکترودهای جدیدی از موادی به نام مس مشتق اکسید ساختند. آنها به این خاطر از واژه مشتق اکسید استفاده کرده اند که الکترود فلزی از اکسید مس تولید شده بود.
کینان افزود: ” الکترودهای مس مرسوم از نانوذرات تک ساخته شده اند که بالای سر یکدیگر قرار می‌گیرند. از سوی دیگر، مس مشتق اکسید از نانوبلورهای مس ساخته شده است که همگی در یک شبکه ادامه دار با مرزدانه‌های کامل بهم متصل شده اند. فرایند تبدیل اکسید مس به مس فلزی این شبکه نانوبلورها را می‌سازد.
برای این مطالعه، کینان و لی یک سلول الکتروشیمیایی ساخته اند که ابزاری شامل دو الکترود است که در آب اشباع شده با گاز مونوکسید کربن قرار گرفته اند. وقتی یک ولتاژ در سرتاسر یک الکترودهای یک سلول معمولی جریان داده می‌شود، جریان فعلی و آب در یکی از الکترودها (مثبت) به گاز اکسیژن و در الکتورد دیگر (منفی) به گاز هیدروژن تبدیل می‌شود. چالش اصلی این تحقیق یافتن یک کاتد یا الکترود منفی بود که بتواند بجای تقلیل آب به هیدروژن، مونوکسید کربن را به اتانول تقلیل دهد.
کینان گفت: ” بسیاری از مواد قادر به تقلیل مونوکسید کربن نیستند و فقط با آب واکنش نشان می‌دهند. مس تنها استثناء است، اما مس معمولی برای اینکار بسیار ناکارآمد است.”
در این تحقیق، کینان و لی از یک کاتد که از مس مشتق اکسید تولید شده بود، استفاده کردند. وقتی یک ولتاژ پایین در این کاتد جریان یافت، نتیجه بسیار شگفت انگیزی دربرداشت.
کینان افزود: ” مس مشتق اکسید اتانول و استات را با بازده 57 درصدی القایی تولید کرد. این امر به این معناست که 57 درصد از جریان الکتریکی صرف تولید این دو ترکیب از مونوکسید کربن شده است. ما به این خاطر شگفت زده شدیم که این آزمایش بیش از 10 برابر افزایش کارایی نسبت به کاتالیزورهای مس معمولی نشان داد. مدل‌های ما نشان می‌دهند که شبکه نانوبلورهای مس مشتق اکسید برای دستیابی به این نتیجه بسیار حیاتی هستند.”

در ساختنی بخوانید :  مجور رصدخانه هاوایی در پی اعتراضات بومیان باطل شد !

کربن خنثی شده!

تیم استنفورد جستجوی راه‌های جدید برای ساختن سوخت‌های جدید و بهبود بازده کلی روند را آغاز کرده اند. کینان گفت: ” در این آزمایش، محصول عمده اتانول بود. درواقع پروپانول نسبت به اتانول،سوختی با چگالی بالاتر است اما درحال حاضر راه کارآمدی برای تولید آن وجود ندارد.”
در این تحقیق، کینان و لی یک کاتالیزور مس مشتق اکسید با کمی‌تفاوت کشف کردند که پروپانول را با 10 درصد کارایی بیشتر تولید می‌کند. این تسم در حال حاضر روی بهبود راندمان پروپانول از طریق تنظیم بیشتر ساختار اتانول کار می‌کند.
کینان بسیار مشتاق است که در نهایت نسخه مقیاس بالای سلول‌های کاتالیزور را که الکتریسیته آنها از خورشید، باد و سایر منابع انرژی‌های تجدیدپذیر تامین می‌شود را ببیند.
برای خنثی کردن کربن، دانشمندان باید راهی برای تولید مونوکسید کربن از انرژی‌های تجدیدپذیر بجای سوخت‌های فسیلی – که منبع اصلی کنونی هستند- پیدا کنند. کینان درنظر دارد که برای تولید مونوکسید کربن، کربن دی اکسید را از اتمسفر بگیرد و از آن به عنوان منبع تغذیه کاتالیزور مس برای تولید سوخت مایع استفاده کنند. در اکسید کربنی که هنگام احتراق سوخت در اتمسفر آزاد می‌شود می‌تواند برای تولید مونوکسید کربن و سوخت بیشتر مورد استفاده مجدد قرار بگیرد.
کینان گفت: ” درحال حاضر تکنولوژی تبدیل دی اکسید کربن به مونوکسید کربن وجود دارد اما این فناوری‌ها نمی‌توانند مونوکسید کربن را به سوخت مفیدی که مایع و غیرسمی‌باشد تبدیل کنند که ذخیره کردن آن هم ساده باشد. پیش از این تحقیق، تصور می‌شد که هیچ نوع کاتالیزوری نمی‌تواند کربن مونوکسید را بطور کارآمد به مایع تقلیل دهد. ما برای این مشکل یک راه حل پیدا کردیم که از مس ساخته می‌شود؛ که هم ارزان و فراوان است. ما امیدواریم که نتیجه کار ما سایر محققان را برای بهبود سیستم ما یا کشف کاتالیزورهای جدید که مونوکسید کربن به سوخت تبدیل کند، تشویق کند.
نویسنده همکار این تحقیق جیم کیستون، از محققان آزمایشگاه ملی برکلی بود و این تحقیق توسط دانشگاه استنفورد، بنیاد ملی علوم و وزارت انرژی ایالات متحده مورد حمایت قرار می‌گرفت.

در ساختنی بخوانید :  این پرنده یکی از بهترین خواننده های روی زمین است

منبع

خلاصه مطلب
دانشمندان یک کاتالیزور مسی برای تولید آسان الکل اتانول ساختند
عنوان مطلب
دانشمندان یک کاتالیزور مسی برای تولید آسان الکل اتانول ساختند
توضیح کوتاه
محققان موفق به کشف ماده ای شده اند که می‌تواند در دمای اتاق مقدار قابل توجهی الکل اتانول تولید کند
نویسنده

بیشتر بخوانید:

برای اولین بار میدان مغناطیسی یک سیاهچاله رصد شد... سیاهچاله ها یکی از پدیده های نجومی هستند که بحث پیرامون آنها بسیار زیاد است و هر روز یک تئوری جدید درباره آنها اراه می شود. وقتی دانشمندهای جوان صحبت ...
اخبار علمی : کشف دایره های سنگی مرموز در خاورمیانه... در صحراهای خاورمیانه تعدادی دایره سنگی باستانی عظیم وجود دارد. علت بوجود آمدن این دایره ها بسیار عجیب تر از اجسام سطحی مشابه در شمال اروپاست اما دیوید...
اخبار علمی : ام آی تی اینبار با ربات اریگامی همه را متعجب کرد... در این پست قصد ندارید طرز ساخت ربات اریگامی را به شما نشان دهیم. می خواهیم درباره یکی دیگر از خلاقیت های مهندسان موسسه فناوری ماساچوست برایتان بگوییم....
موشک فضاپیمای اوریون برای اولین آزمایش پروازی آماده شد... موشک بزرگی که قرار است اولین فضاپیمای اوریون ناسا را پرتاب کند برای دو آزمایش پرواز مداری ماه دسامبر آماده شد. فضاپیمای اوریون (Orion) یک فضاپیمای بزر...
ساخت یک گلوله با قابلیت تغییر جهت بعد از شلیک شدن... از وقتی که اولین تفنگ ها وارد میدان های جنگ شدند، سربازان توانستند از گلوله ها برای شلیک کردن به اهدافشان در یک خط مستقیم استفاده کنند. شلیک در خط مست...
روغن ماهی می تواند در کاهش وزن به شما کمک کند !... اسید های چرب موجود در روغن ماهی ( مثل امگا-3) به بهبود بسیاری از بیماری ها و شرایط سلامتی کمک می کنند. فواید ‏این اسید های چرب عبارت است از بهبود سلام...

درباره عاطفه اسدزاده

عاطفه اسدزاده
عاطفه اسدزاده،یکی از نویسندگان وبسایت ساختنی است.

پیشنهاد می کنیم

امواج گرانشی به دانشمندان اجازه می دهد جهان اولیه و حتی لحظه ایجاد آن را ببینند.

دانشمندان موفق به مشاهده امواج گرانشی شدند!

بعد از یک قرن گمانه زنی و آزمایش‌ها و مشاهدات وسوسه انگیز، دانشمندان برای اولین …

پاسخ دهید