Endüstride kömür, doğal gaz veya biyokütleyi sıvı yakıtlara dönüştürmek için kullanılan katalitik bir reaksiyon olan Fischer-Tropsch prosesi ile ilgili temel bir keşif, daha verimli yakıt üretimine olanak sağlayabilir.
Washington Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, Fischer-Tropsch sürecinde daha önce bilinmeyen kendi kendine devam eden salınımlar keşfetti. Araştırmacılar, tek bir kararlı duruma sahip olan birçok katalitik reaksiyonun aksine, bu reaksiyonun periyodik olarak yüksek ve düşük aktivite durumları arasında gidip geldiğini tespit etti. Science dergisinde yayımlanan keşif, bu iyi kontrol edilen salınım durumlarının gelecekte reaksiyon hızını ve istenen ürünlerin verimini arttırmak için kullanılabileceği anlamına geliyor.
WSU Gene ve Linda Voiland Kimya Mühendisliği ve Biyomühendislik Okulu’nda Voiland Seçkin Profesörü olan yazar Norbert Kruse, “Genellikle, sıcaklıkta büyük değişimler gösteren hız salınımları, güvenlik endişeleri nedeniyle kimya endüstrisinde istenmeyen bir durumdur” dedi.
“Mevcut durumda, salınımlar kontrol altında ve mekanik olarak iyi anlaşılmış durumda. Hem deneysel hem de teorik olarak böyle bir anlayış temeliyle, araştırma ve geliştirmedeki yaklaşım tamamen farklı olabilir – gerçekten bilgiye dayalı bir yaklaşıma sahip olursunuz ve bu bize çok yardımcı olacaktır.”
Fischer-Tropsch prosesi yakıt ve kimyasal üretimi için yaygın olarak kullanılmasına rağmen, araştırmacılar karmaşık katalitik dönüşüm sürecinin nasıl işlediğine dair çok az bilgiye sahipti. Proses, iki basit molekül olan hidrojen ve karbon monoksiti, günlük hayatta yaygın olarak kullanılan hidrokarbonlar olan uzun molekül zincirlerine dönüştürmek için bir katalizör kullanır.
Yakıt ve kimya endüstrilerindeki araştırma ve geliştirmelerde yüzyılı aşkın bir süredir deneme-yanılma yaklaşımı kullanılırken, araştırmacılar artık katalizörleri daha bilinçli bir şekilde tasarlayabilecek ve katalitik performansı artırabilecek salınım durumlarını tetiklemek için reaksiyonu ayarlayabilecekler.
Araştırmacılar salınımlara ilk olarak, yüksek lisans öğrencisi Rui Zhang’ın Kruse’ye bir sorunla yaklaşmasının ardından tesadüfen rastladılar. Zhang, reaksiyonundaki sıcaklığı stabilize edemiyordu. Birlikte çalıştıklarında şaşırtıcı salınımları keşfettiler.
Kruse, “Bu oldukça komikti,” dedi. “Bana gösterdi ve ben de ‘Rui, tebrikler, salınımların var!’ dedim. Ve sonra bu hikayeyi daha da geliştirdik.”
Araştırmacılar sadece reaksiyonun salınımlı reaksiyon durumları geliştirdiğini değil, aynı zamanda bunu neden yaptığını da keşfettiler. Yani, ısı üretimi nedeniyle reaksiyonun sıcaklığı arttıkça, reaktan gazlar katalizör yüzeyiyle temasını kaybediyor ve reaksiyonları yavaşlıyor, bu da sıcaklığı düşürüyor. Sıcaklık yeterince düşük olduğunda, katalizör yüzeyindeki reaktan gazların konsantrasyonu artar ve reaksiyon tekrar hızlanır. Sonuç olarak, sıcaklık döngüyü durdurmak için artar.
Çalışma için araştırmacılar, seryum oksit eklenerek şartlandırılmış, sık kullanılan bir kobalt katalizörü kullanarak reaksiyonu bir laboratuvarda sergilediler ve ardından nasıl çalıştığını modellediler. Université Libre de Bruxelles’den ortak yazar Pierre Gaspard bir reaksiyon şeması geliştirdi ve reaksiyonun deneysel oranlarını ve seçiciliklerini çoğaltmak için periyodik olarak değişen sıcaklıkları teorik olarak uyguladı.
WSU Voiland School’da Regents Profesörü olan ve aynı zamanda Zhang’a eş danışmanlık yapan yazar Yong Wang, “Bunu teorik olarak modelleyebilmemiz çok güzel” dedi. “Teorik ve deneysel veriler neredeyse örtüşüyordu.”
Kruse 30 yılı aşkın süredir salınımlı reaksiyonlar üzerinde çalışıyor. Fischer-Tropsch reaksiyonu ile salınım davranışının keşfi çok şaşırtıcıydı çünkü reaksiyon mekanik olarak son derece karmaşık.
Kruse, “Araştırmalarımızda bazen çok fazla hayal kırıklığı yaşıyoruz çünkü işler olması gerektiğini düşündüğünüz gibi gitmiyor ama sonra tarif edemeyeceğiniz anlar oluyor” dedi. “Bu çok ödüllendirici ama ‘ödüllendirici’ bu harika buluşu gerçekleştirmiş olmanın heyecanı için zayıf bir ifade.” [1]“Discovery made about Fischer–Tropsch process could help improve fuel production” yazısından çevrilmiştir.[2]Öne çıkan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | “Discovery made about Fischer–Tropsch process could help improve fuel production” yazısından çevrilmiştir. |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkan görsel |
