Разработан химический реактор, устроенный по принципу лампы накаливания
В Национальном университете Сингапура разработан химический реактор, устроенный по принципу лампы накаливания. Его испытали в трех разных широко применяющихся в промышленности процессах.
Многие реакции в химической промышленности требуют высокой температуры. Обычно ее достигают за счет сжигания топлива, что сопряжено с большими энергозатратами и выбросами углерода. Изобретение сингапурских ученых работает иначе. В основе его — тонкая нить из тугоплавкого металла, подобная тем, что были в ушедших в прошлое лампах накаливания. За считанные мгновения она раскаляется до 1200 °C и выше.
Окружающее пространство остается куда более холодным — и это первый плюс устройства, потому что локализация тепла предотвращает побочные реакции, ухудшающие чистоту получаемого продукта. Для нагревания используется электроток, и это еще один плюс — ведь реактор может питаться от возобновляемых источников энергии.
Разработку применили для разложения аммиака. Сегодня он рассматривается как перспективный носитель водорода — так его проще хранить и транспортировать. Однако обратное превращение аммиака в водород с высоким выходом до сих пор остается сложной задачей. В новом реакторе удалось достичь практически полной конверсии аммиака в водород. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Engineering.
Второе направление — переработка распространенных пластиков, таких как полиэтилен и полипропилен, которые широко используются в упаковке и товарах народного потребления. Большинство существующих методов дают смесь различных химических соединений, а «реактор-лампочка» расщепляет полимеры на простые химические «кирпичики», из которых можно опять синтезировать пластмассы. Эта работа представлена в статье для Nature Communications.
В третьем исследовании ученые применили реактор для конверсии метана. В этом случае реакция активизировалась нагревом молибденовой нити до 1400 °C, а ценное химическое сырье, включая этилен и ароматические углеводороды, синтезировалось на палладиевом катализаторе с температурой менее 400 °C. Это также улучшило выход, позволило избежать образования углекислоты и дополнительно получить водород. Результаты эксперимента обнародованы на страницах Nature Sustainability.
Хотя три исследования были посвящены разным задачам, все они демонстрируют универсальность одной и той же платформы. Сейчас изучаются другие возможные применения и способы масштабирования технологии для промышленного использования.
