इको-फ्रेंडली विधि कुशलतापूर्वक मीथेन को इथेनॉल में बदलने के लिए

पृष्ठभूमि

इथेनॉल को कई उत्सव के अवसरों की आत्मा के लिए जाना जाता है, लेकिन अधिक महत्वपूर्ण रूप से, यह एक आदर्श तरल हाइड्रोजन वाहक और कार्बन तटस्थता की ओर अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए एक रासायनिक फीडस्टॉक के रूप में कार्य करता है। इथेनॉल के लिए वैश्विक बाजार लगभग 7%की मौजूदा मिश्रित वार्षिक विकास दर (सीएजीआर) के साथ 100 बिलियन अमरीकी डालर से अधिक है। मीथेन, प्राकृतिक और शेल गैस का प्राथमिक घटक, अक्सर हीटिंग के लिए भड़क जाता है। रासायनिक संश्लेषण के लिए एक कार्बन स्रोत के रूप में इसकी क्षमता के बावजूद, इसकी अंतर्निहित रासायनिक जड़ता इसके कुशल रूपांतरण के लिए पर्याप्त बाधाएं पैदा करती है।

पारंपरिक औद्योगिक मीथेन रूपांतरण आमतौर पर उच्च तापमान और दबावों के तहत syngas के माध्यम से आयोजित किया जाता है, एक प्रक्रिया जो ऊर्जा-गहन है और खराब उत्पाद चयनात्मकता को प्रदर्शित करती है। मीथेन को सीधे इथेनॉल में बदलने के प्रयास अक्सर एक विशिष्ट सी का उत्पादन करने के लिए अत्यधिक चयनात्मक कार्बन-कार्बन (सीसी) युग्मन को नियंत्रित करने में चुनौतियों का सामना करते हैं₂₊ रासायनिक, जैसे कि इथेनॉल।

नवीन उत्प्रेरक रूपांतरण

कुशल रूपांतरण एक सहसंयोजक ट्रायज़ीन फ्रेमवर्क (CTF-1) बहुलक के भीतर वैकल्पिक बेंजीन और ट्रायज़ीन इकाइयों के बीच गठित एक अद्वितीय इंट्रा-आणविक जंक्शन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। इंट्रा-आणविक जंक्शन ओ के अधिमान्य सोखना को सक्षम करते हुए जीवन-समय और फोटो-जनित शुल्कों के कुशल पृथक्करण को बढ़ाता है₂ और वह₂O क्रमशः बेंजीन और ट्रायज़िन इकाइयों को, सीसी युग्मन की सुविधा के लिए। इसके अलावा, यह आंतरिक रूप से असममित दोहरी-साइट सुविधा हाइड्रॉक्सिल रेडिकल फॉर्मेशन साइटों से सीसी कपलिंग साइटों को प्रभावी ढंग से चित्रित करती है, जिससे सीओ में मध्यवर्ती के ओवरऑक्सिडेशन के जोखिम को कम किया जाता है₂ और पानी। जब पीटी के अलावा और बढ़ाया जाता है, तो इंट्रामोलॉजिकल जंक्शन फोटोकैटलिस्ट एक बहुत ही आशाजनक इथेनॉल उत्पादन दर को प्रदर्शित करता है, जैसा कि ऊपर कहा गया है।

“यह मीथेन के फोटोकैटलिटिक रूपांतरण में मूल्य-वर्धित हरे रसायनों में एक चरण-परिवर्तन की प्रगति है-न केवल प्रभावी सीसी युग्मन के लिए एक नए पहचाने गए धातु-मुक्त” इंट्रामोल्युलर जंक्शन “के संदर्भ में, बल्कि मीथेन को बहुत अधिक वांछनीय तरल रासायनिक, अपेक्षाकृत कुशलता से बदलकर।

पारंपरिक तरीकों की तुलना

परंपरागत रूप से, जैसा कि फिशर ops ट्रॉप्स सिंथेसिस में, तरल रसायनों के लिए मीथेन रूपांतरण को उच्च ऊर्जा इनपुट और कई चरणों को शामिल करने के लिए उच्च तापमान (> 700 डिग्री सेल्सियस) और दबाव () 20 बार) की आवश्यकता होती है। मीथेन के फोटोकैटलिटिक रूपांतरण में पिछले प्रयास एक सी में₂₊ उत्पाद अक्सर विशिष्ट उत्प्रेरक की सीमित क्षमताओं के कारण कम चयनात्मकता और/या कम दक्षता का सामना करते हैं। नव विकसित CTF-1 उत्प्रेरक एक बहुत ही उच्च चयनात्मकता के साथ 20 गुना अधिक क्वांटम दक्षता को प्रदर्शित करता है।

संभावित अनुप्रयोग और व्यापक प्रभाव

मीथेन एक प्रचुर मात्रा में अभी तक जलवायु-सकारात्मक गैस है। इसका वन-स्टेप फोटोकैटलिटिक रूपांतरण रासायनिक और ईंधन उद्योगों को डिकर्बोन करने के लिए एक अत्यधिक वांछनीय दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करता है। विशेष रूप से तरल रूप में, गैसीय हाइड्रोजन की तुलना में, इथेनॉल को स्टोर, परिवहन और वितरित करना बहुत आसान है। इसे कम-कार्बन वाहनों के जहाज पर सीधे सुधार किया जा सकता है-भूमि पर, समुद्र में या हवा में, शहरी परिवहन, शिपिंग और आगामी कम ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था में अनुप्रयोगों के लिए बड़ी क्षमता की पेशकश की जा सकती है, जिससे कार्बन तटस्थता की ओर मार्ग प्रशस्त होता है।

भविष्य के अनुसंधान और विकास

प्रोफेसर गुओ के नेतृत्व में, एचकेयू अनुसंधान टीम यूजीसी थीम-आधारित अनुसंधान योजना और आरजीसी-ईयू सहयोगी नवाचार योजना के तहत एक कंसोर्टियम प्रयास के हिस्से के रूप में, उत्प्रेरक को सिलाई करने और रूपांतरण प्रक्रिया को तीव्र करने में अभिनव विकल्पों का पता लगाना जारी रखेगी।