De al lang bestaande belangstelling voor het vinden van efficiënte manieren om methaan in methanol om te zetten, is de afgelopen jaren toegenomen door de overvloed aan methaan in aardgas in de Verenigde Staten.
In de hoop nieuwe energiebronnen te benutten, streven wetenschappers al lang naar het doel om methaan direct om te zetten in een brandstof zoals methanol. Tot nu toe vereiste dit proces hoge temperaturen, die duur zijn in het onderhoud. Bovendien is het bestaande proces voor de productie van methanol uit methaan een meerfasig proces dat noch efficiënt noch economisch haalbaar is in kleinschalige toepassingen.
Onderzoekers van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) Argonne National Laboratory, Taft University en Oak Ridge National Laboratory hebben samengewerkt om het potentieel van op rhodium gebaseerde katalysatoren voor deze transformatie onder mildere omstandigheden te bestuderen.
Wetenschappers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om methaan om te zetten in methanol met behulp van rhodium en hebben de effectiviteit van rhodiumkatalysatoren onder verschillende omstandigheden getest. De katalysatoren verkregen met relatief eenvoudige technieken werden gebruikt om methaan beter om te zetten in methanol en azijnzuur met behulp van zuurstof (O2) en koolmonoxide (CO) onder milde temperatuuromstandigheden.
Tot nu toe was de directe omzetting van methaan in vloeibare methanol een onopgelost probleem bij de katalyse. Maar door het gebruik van verschillende testfaciliteiten, waaronder Argonne's Advanced Photon Source, hebben wetenschappers nieuwe inzichten kunnen verschaffen in de structuur van nobele katalysatoren op atomaire schaal. Het bleek dat het atomair verspreide rhodiumcomplexen zijn en geen nanodeeltjes, zoals eerder werd gedacht. Met behulp van deze kennis waren wetenschappers in staat om het methaanomzettingsproces onder minder zware omstandigheden uit te voeren.
Als resultaat van hun werk stelde het onderzoeksteam voor dat verder onderzoek en testen het mechanisme en de routes van de reactie zullen belichten die zullen worden bepaald door de nieuwe katalysator voor methaanomzetting.
Hoewel de onderzoeksresultaten verre van commerciële toepassingen zijn, kan het wetenschappers inspireren om op zoek te gaan naar nieuwe, efficiëntere methaanvormende katalysatoren.
Ter vergelijking: methanol is een belangrijke grondstof (precursor) voor de productie van een aantal chemicaliën die vervolgens worden gebruikt bij de vervaardiging van producten zoals plastic, triplex en verf. Methanol kan ook in voertuigen worden gebruikt als brandstof of worden hervormd om zuivere waterstof voor brandstofcellen te produceren.
Promotie video:
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
Serg vlieger