Katalis 'Swiss Army knife' dapat membuat pembakaran gas alam menjadi lebih bersih

Katalis ‘Swiss Army knife’ dapat membuat pembakaran gas alam menjadi lebih bersih


Newswise – Gas alam adalah sumber bahan bakar fosil tradisional terbersih karena menghasilkan jumlah polutan yang relatif rendah seperti karbon dioksida – gas rumah kaca yang kuat dan penyumbang utama perubahan iklim. Tetapi gas rumah kaca dan polutan yang dilepaskan oleh pembakaran gas alam dapat dikurangi lebih jauh dengan bantuan katalis canggih yang membantu menurunkan suhu di mana metana – komponen terbesar dari gas alam – dibakar.

“Semakin efisien kita membakar metana dan semakin sedikit energi yang kita gunakan untuk membakarnya, semakin sedikit gas rumah kaca dan polutan yang dihasilkannya. Jadi, apa pun yang dapat kami lakukan untuk menurunkan suhu pembakaran ini adalah keuntungan lingkungan, ”kata Reza Shahbazian-Yassar, profesor teknik mesin dan industri di University of Illinois Chicago.

Shahbazian-Yassar dan rekannya memfasilitasi pengembangan “pisau Swiss Army” yang canggih katalis yang terdiri dari 10 elemen berbeda – masing-masing memiliki kemampuan untuk menurunkan suhu pembakaran metana – ditambah oksigen. Katalis unik ini dapat menurunkan suhu pembakaran metana sekitar setengahnya – dari di atas 1400 derajat Kelvin turun hingga 600 hingga 700 derajat Kelvin.

Temuan mereka dilaporkan dalam jurnal Nature Catalysis.

Dalam penelitian yang diterbitkan sebelumnya, Shahbazian-Yassar dan rekannya menunjukkan kemampuan untuk membuat katalis nanopartikel multi-elemen, yang dikenal sebagai paduan entropi tinggi menggunakan teknik gelombang kejut yang unik. Sebelumnya, para ilmuwan material tidak melakukan upaya serius untuk membuat partikel nano lebih dari tiga elemen karena kecenderungan atom masing-masing elemen untuk terpisah satu sama lain dan menjadi tidak berguna.

Memanfaatkan sistem mikroskop elektron suhu tinggi waktu nyata yang unik di UIC, tim Shahbazian-Yassar menunjukkan bahwa nanopartikel dengan entropi tinggi yang terdiri dari 10 oksida logam sangat stabil pada suhu hingga 1.073 derajat Kelvin dan masing-masing elemen didistribusikan secara merata di seluruh nanopartikel membentuk struktur kristal tunggal stabil solid-state.

Paduan oksida logamnya mengandung berbagai campuran logam transisi, yaitu unsur tanah jarang, dan logam mulia ditambah oksigen.

“Hampir tidak mungkin untuk mempertahankan campuran sempurna dari unsur-unsur ini dalam fase padat karena perbedaan jari-jari atom, struktur kristal, potensial oksidasi, dan sifat elektronik unsur-unsur tersebut,” kata Zhennan Huang, Ph.D. mahasiswa di lab Shahbazian-Yassar dan rekan penulis pertama di koran. “Tapi kami dapat menunjukkan bahwa ini mungkin.”

“Di antara banyak paduan dengan banyak elemen yang kami buat, partikel yang terbuat dari 10 elemen tidak hanya paling efektif dalam mengurangi titik pembakaran gas metana tetapi juga paling stabil pada suhu tersebut,” kata Shahbazian-Yassar, yang merupakan penulis koresponden. di atas kertas.

Para peneliti percaya katalis ini dapat digunakan untuk mengurangi keluaran gas rumah kaca berbahaya yang dihasilkan dengan membakar gas alam di rumah tangga individu, untuk menyalakan turbin dan bahkan di mobil yang menggunakan gas alam terkompresi.

Tangyuan Li, Yonggang Yao, Menghao Yang, Jinglong Gao, Alexandra Brozena, Liangbing Hu, Yifei Mo, Glenn Pastel, Miaolun Jiao, Qi Dong, Jiaqi Dai dan Shuke Li dari Universitas Maryland; Pengfei Xie, Kaizhu Zeng, Han Zong dan Chao Wang dari Universitas Johns Hopkins; Zhenyu Liu dan Guofeng Wang dari Universitas Pittsburgh; Miaofang Chi dari Laboratorium Nasional Oak Ridge dan Jian Luo dari Universitas California, San Diego, adalah rekan penulis di makalah ini.


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author