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

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

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

امروزه بیشتر اتانول ها در تجهیزات تخمیر با دمای بالا تولید می شوند که در آنها ذرت، نیشکر و سایر گیاهان را با روش شیمیایی به سوخت مایع الکل اتانول تبدیل می شوند. 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 می شود که محصول آن تنها 3 گالن الکل اتانول می شود.
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 می تواند به حل بسیاری از مشکلات مربوط به مصرف آب و زمین و ایجاد آلودگی محیط زیستی برای تولید الکل اتانول با روش های زراعی کمک کند. کینان می گوید:” مطالعه ما امکانپذیر بودن تولید اتانول با الکتروکاتالیزها را نشان می دهد. اما برای ساخت ابزاری که اینکار را بطور عملی ممکن سازد، مسیر زیادی را باید طی کرد.”

در ساختنی بخوانید :  ساخت شیشه ای به سختی فولاد در توکیو

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 می گیرند. از سوی دیگر، مس مشتق اکسید از نانوبلورهای مس ساخته شده است که همگی در یک شبکه ادامه دار با مرزدانه های کامل بهم متصل شده اند. فرایند تبدیل اکسید مس به مس فلزی این شبکه نانوبلورها را می سازد.
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 می شود، جریان فعلی و آب در یکی از الکترودها (مثبت) به گاز اکسیژن و در الکتورد دیگر (منفی) به گاز هیدروژن تبدیل می شود. 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 می دهند. 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. مدل های ما نشان می دهند که شبکه نانوبلورهای مس مشتق اکسید برای دستیابی به این نتیجه بسیار حیاتی هستند.”

در ساختنی بخوانید :  داستان پارادوکس فرمی (قسمت اول) :انریکو فرمی و هوش فرازمینی

کربن خنثی شده!

تیم استنفورد جستجوی راه های جدید برای ساختن سوخت های 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 کمی تفاوت کشف کردند که پروپانول را با 10 درصد کارایی بیشتر تولید می کند. این تسم در حال حاضر روی بهبود راندمان پروپانول از طریق تنظیم بیشتر ساختار اتانول کار می کند.
کینان بسیار مشتاق است که در نهایت نسخه مقیاس بالای سلول های کاتالیزور را که الکتریسیته آنها از خورشید، باد و سایر منابع انرژی های تجدیدپذیر تامین می شود را ببیند.
برای خنثی کردن کربن، دانشمندان باید راهی برای تولید مونوکسید کربن از انرژی های تجدیدپذیر بجای سوخت های 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 می شود می تواند 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 فناوری ها نمی توانند مونوکسید کربن را به سوخت مفیدی که مایع و غیرسمی باشد تبدیل کنند که ذخیره کردن آن هم ساده باشد. پیش از این تحقیق، تصور می شد که هیچ نوع کاتالیزوری نمی تواند کربن مونوکسید را بطور کارآمد به مایع تقلیل دهد. ما برای این مشکل یک راه حل پیدا کردیم که از مس ساخته می شود؛ 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 می گرفت.

در ساختنی بخوانید :  کاوشگر فیله بعد از هفت ماه دوباره فعال شد

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 می تواند در دمای اتاق مقدار قابل توجهی الکل اتانول تولید کند
نویسنده

بیشتر بخوانید:

ارزش های انسانی و آموزش آن به ربات،چالش هوش مصنوعی... تا اسم هوش مصنوعی می آید، همه ما یاد فیلم های علمی تخیلی می افتیم که در آن ربات ها زمین را تسخیر کرده و انسان های بیچاره را به بردگی گرفته اند. یک لحظ...
قوانین فیزیک مدرن نتیجه این شلیک را پیش بینی کرد!... آن چه باعث اهمیت و اساسی بودن نقش قوانین فیزیک مدرن در جامعه امروزی می شود، توانایی آن در پیش بینی اتفاق های آینده ‏است. اگر از عکس العمل طبیعت نسبت ب...
نشت مواد رادیواکتیو نیروگاهی در نیویورک به آب های زیرزمینی... نیروگاه هسته ای ایندین پوینت ‏‎(Indian Point)‎، یک نیروگاه قدیمی واقع در 25 مایلی ‏ایالت نیویورک است. بر اساس هشدار های خبری که روز شنبه توسط شرکت ماد...
پهپاد گوگل هفته پیش در آسمان نیومکزیکو تصادف کرد!... این هفته گوگل سخت مشغول کنفرانس گوگل آی/او بود و از خدمات و محصولات جدید و متنوعش رونمایی میکرد. بیشتر این محصولات از جمله ورژن جدید هدست مقوایی گوگل ...
تغییرات آب و هوایی و مرزهای سیاره ای وارد منطقه خطر شده اند... آب و هوای زمین همواره تغییر می کند و این تغییرات آب و هوایی منجر به انقراض برخی از گونه های جانوری می شود. یک مطالعه جدید بعد جدیدی به اثرات تغییرات آ...
تصاویری حیرت آور از اولین رویا پردازی هوش مصنوعی گوگل... مهندسان گوگل در حال تعبیر رویای کامپیوترشان هستند . تعجب کردید ؟ بله گوگل با تکنولوژی هوش مصنوعی منحصر به فردش رایانه هایی ساخته است که می توانند رویا...

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 آزمایش ها و مشاهدات وسوسه انگیز، دانشمندان برای …

پاسخ دهید