Нанокатализатор для бензина

Новая формула ученых из университета Райса может сделать производство топлива экологичнее.

В основе формулы — нанокатализатор. Что это такое? Основанный на наночастицах катализатор, разработанный в университете Райса, может добавить вашему зверю под капотом еще немного громкости рычания.

Результаты исследования опубликованы в издании Journal of the American Chemical Society.

Профессор Майкл Вонг с коллегами своим открытием помогут предприятиям по промышленной переработке нефти сделать процесс производства бензина более эффективным и безопасным для окружающей среды.

Кроме того, по словам Вонга, открытие позволит производить бензин с более высоким октановым числом и экономить средства, которые в итоге выливаются в миллионы. Экономия окажется существенной не только для производителей, но и для продавцов топлива.

Ученые под руководством Вонга в сотрудничестве с лабораториями университета Лехай, Хелласского центра исследований и технологий и DCG Partnership в Техасе сообщили, что субнанометровые группы оксида вольфрама, расположенные на поверхности оксида циркония, являются весьма эффективным катализатором, который превращает однорядные молекулы n-пентана, одного из множества углеводородов в бензине, в лучше сгорающий разветвленный n-пентан.

В то время как каталитические способности оксида вольфрама известны уже в течение долгого времени, с помощью нанотехнологий возможно повысить его потенциал, сказал профессор Вонг.

После первичного разделения сырой нефти на основные компоненты, включая бензин, керосин, мазут, лубриканты и другие продукты, заводы по очистке расщепляют с помощью нагрева более тяжелые побочные продукты на молекулы с меньшим количество атомов углерода, которые также можно превратить в бензин. Далее эти углеводороды очищаются с помощью катализа.

Как раз на этом этапе на сцене появляется открытие Вонга. Заводы по очистке стремятся использовать лучшие катализаторы, хотя по сравнению с наукой промышленность не произвела ничего существенно нового в области инновационных методов синтеза, микроскопии, биологии и даже физики. Зато успех достигнут в контексте нанотехнологий.

«Мы изобрели способ производства нового катализатора, который улучшает топливо в реальном времени. Кроме того, катализатор делает химический процесс менее вредным для среды», сообщили ученые.

Вонг с коллегами работали в течение нескольких лет, чтобы выявить необходимое соединение активных наночастиц оксида вольфрама и инертную двуокись циркония. Ключевое в процессе — рассеивание наночастиц на циркониевой поддерживающей структуре на необходимой площади покрытия.

„Это так называемая теория Златовласки — не слишком много, не слишком мало, но исключительно столько, сколько нужно“, сказал он. „Мы намерены повысить количество этих наночастиц на опоре, не позволяя им соприкасаться друг с другом. Если нам это удастся, то мы увидим примерно пятикратное увеличение эффективности катализатора. Однако это очень сложно“.

И неудивительно. Команде необходимо выявить верную химическую реакцию при высокой температуре, в ходе которой предстоит прикрепить частицу толщиной одна миллиардная метра к крупинкам порошка оксида циркония. Если смесь окажется верно составленной, то произойдет изомеризация, то есть молекулы n-пентана под воздействием наночастиц будут переформированы: каждая из них будет состоять из 5 атомов углерода и 18 атомов водорода.

Теперь, когда известна формула катализатора, вопрос его производства должен стать первоочередным.

„Поскольку нам нужно развивать лишь компонент технологии, очистительные заводы смогут включить его в производственный процесс без особого ущерба“, сказал Вонг.

„Сейчас повсеместно ведутся разговоры о биотопливе как о существенном элементе будущего, однако чтобы попасть в это счастливое будущее, необходим мост. Наше открытие послужит одним из элементов такого моста“, заключил ученый.

22.09.2010