德國(guó)成功用納米反應(yīng)器生產(chǎn)汽油
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發(fā)布時(shí)間：2015-06-09
瑞士鮑爾-希爾內(nèi)（Paul Scherrer）研究所和蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)(ETH )在德國(guó)早先技術(shù)的基礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)室成功研制一種微型化學(xué)反應(yīng)器，用這種反應(yīng)器未來(lái)人們能更環(huán)保和更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)汽油和柴油。反應(yīng)器由僅僅幾個(gè)納米大小的沸石晶體構(gòu)成，研究人員改變晶體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟就能生產(chǎn)出燃料。
用工業(yè)的方法生產(chǎn)燃料早已有之。早在1925年，德國(guó)化學(xué)家弗朗茨-菲舍和漢斯-托普西開發(fā)出一種利用合成氣體—一氧化碳和氫氣，生產(chǎn)碳?xì)浠衔铮缙秃筒裼汀Ｔ热藗兿Ｍ傻聡?guó)富有的煤炭制備合成氣體，后來(lái)主要是天然氣作為原料，但是木材、污泥或者作物秸稈在未來(lái)將代替這種功能。
這種菲舍-托普西（Fischer-Tropsch）方法在工業(yè)上早已試驗(yàn)過(guò)，其生產(chǎn)燃料的成本比傳統(tǒng)的由石油生產(chǎn)燃料貴很多。如果能制造一種承擔(dān)若干必要的轉(zhuǎn)換步驟的多功能反應(yīng)器，則這種方法的成本會(huì)下降很多。但是目前每一個(gè)轉(zhuǎn)換步驟需要一個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器，這樣無(wú)疑推高了制造成本。
現(xiàn)在新開發(fā)的納米反應(yīng)器只需執(zhí)行菲舍-托普西（Fischer-Tropsch）方法的兩個(gè)步驟，每個(gè)步驟必需一個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器。第一個(gè)反應(yīng)器承擔(dān)第一個(gè)步驟，將合成氣體轉(zhuǎn)化為各種碳?xì)浠衔铮渲幸灿衅偷某煞帧５谝徊揭采a(chǎn)了不受歡迎的長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔铮@種長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔镆泊嬖谟谌加椭小榱嗽诮K端產(chǎn)品中提高較高價(jià)值的短鏈的碳?xì)浠衔锍煞郑虼擞斜匾獙?shí)施第二步驟，即裂解。在裂解中不受歡迎的長(zhǎng)鏈分子將分解為短鏈分子。在新的納米反應(yīng)器中，這是重要的一步。
制造這種納米反應(yīng)器，科學(xué)家使用了沸石的納米晶體。沸石的晶體結(jié)構(gòu)具有很多相同大小的氣孔，這些氣孔提供了發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的表面，并提高反應(yīng)器的效率。因?yàn)樗袣饪讕缀跻粯哟笮。惺磻?yīng)器可以像篩子一樣工作。統(tǒng)一的氣孔尺寸將產(chǎn)品種類限制在一種能通過(guò)氣孔的分子水平。
這種新型納米反應(yīng)器能夠完成菲舍-托普西（Fischer-Tropsch）方法的兩個(gè)步驟，還不是歸功于沸石的自然特性，而是在實(shí)驗(yàn)室的改變。科學(xué)家用腐蝕劑對(duì)沸石晶體蝕刻穿孔，并將鈷納米顆粒放進(jìn)這些空洞中，這些鈷顆粒在工業(yè)上用著催化劑，在菲舍-托普西方法中也用著催化劑，有利于第一步轉(zhuǎn)化過(guò)程。在裂解過(guò)程中，納米反應(yīng)器也借助于這種化學(xué)處理，即溶劑在沸石的氣孔中造出一些進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的地方，這些地方將長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锎呋纸鉃槎替湹膶?duì)應(yīng)物質(zhì)，也就是裂解。摘自www.idw-online.de
