Het hoofdbestanddeel van aardgas, methaan, is zelf een krachtig broeikasgas. Een recente studie, aangesloten bij het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) in Zuid-Korea, heeft een hoogwaardige katalysator onthuld voor de omzetting van methaan in formaldehyde.

Deze doorbraak is geleid door professor Kwang-jin Ahn en zijn team in de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST in samenwerking met professor Ja Hun Kwak (School of Energy and Chemical Engineering, EENHEID), Professor Eun Duck Park van Ajou University, en professor Yoon Seok Jung van de Hanyang University.

In dit werk, het team heeft een uitstekende 'methaanoxidasekatalysator' gepresenteerd, bestaande uit nanomaterialen. Dit materiaal heeft een stabiele structuur en een hoge reactiviteit bij hoge temperaturen, het verhogen van de efficiëntie van het omzetten van methaan in formaldehyde meer dan twee keer zo veel als voorheen.

methaan, zoals aardolie, kunnen door chemische reacties worden omgezet in bruikbare hulpbronnen. Het hoofdbestanddeel van schaliegas, die de laatste jaren in de VS de aandacht trekt, is methaan, en de technologie om met dit materiaal grondstoffen met een hoge toegevoegde waarde te maken, wordt ook als belangrijk erkend. Het probleem is dat de chemische structuur van methaan zo stabiel is dat het niet gemakkelijk reageert op andere stoffen. Tot dusver, methaan is voornamelijk gebruikt als brandstof voor verwarming en transport.

Een hoge temperatuur boven 600°C is nodig om een ​​reactie te bewerkstelligen die de chemische structuur van methaan verandert. Daarom, een katalysator met een stabiele structuur en behoud van reactiviteit in deze omgeving is vereist. Eerder, vanadiumoxide (V ₂ O ₂ ) en molybdeenoxide (MoO ₃ ) stonden bekend als de beste katalysatoren. Toen deze katalysatoren werden gebruikt, de formaldehyde-omzetting van methaan was minder dan 10 procent.

Professor Ahn maakte met nanomaterialen een katalysator die methaan kan omzetten in formaldehyde. Formaldehyde is een nuttige hulpbron die veel wordt gebruikt als grondstof voor bactericiden, conserveermiddelen, functionele polymeren en dergelijke.

De katalysator heeft een kern-schilstructuur bestaande uit vanadiumoxide nanodeeltjes omgeven door een dunne aluminiumfilm, met de aluminium schaal die de vanadiumoxidedeeltjes omringt. De schaal beschermt het graan en houdt de katalysator stabiel en handhaaft de stabiliteit en reactiviteit, zelfs bij hoge temperaturen.

In feite, toen de katalytische reactie met dit materiaal werd getest, vanadiumoxide nanodeeltjes zonder aluminium omhulsels hadden een structureel verlies bij 600 ° C. en verloren katalytische activiteit. Echter, nanodeeltjes gemaakt van kern-schaalstructuren bleven zelfs bij hoge temperaturen stabiel. Als resultaat, de efficiëntie van het omzetten van methaan in formaldehyde steeg met meer dan 22 procent. Het veranderde methaan in een nuttige hulpbron met meer dan twee keer de efficiëntie.

"De katalytische vanadiumoxide-nanodeeltjes zijn omgeven door een dunne aluminiumfilm, die effectief de agglomeratie en structurele misvorming van de interne deeltjes verhindert, ", zegt Euiseob Yang van de afdeling Chemische Technologie van UNIST, nam als eerste auteur van deze studie deel. "Door de nieuwe structuur van het bedekken van de atomaire laag met nanodeeltjes, thermische stabiliteit en reactiviteit tegelijkertijd."

Dit onderzoek is vooral opmerkelijk in termen van verbetering op het gebied van katalysatoren, die in 30 jaar geen grote vooruitgang heeft geboekt. De katalytische technologie om formaldehyde in methaan te produceren heeft niet veel vooruitgang geboekt sinds het in 1987 in de VS werd gepatenteerd.

"De hoogrenderende katalysatortechnologie is ontwikkeld buiten de grenzen van de technologie die is gebleven als een duurzame technologie, " zegt professor Ahn. "De waarde is hoog als een energietechnologie van de volgende generatie die overvloedige natuurlijke hulpbronnen gebruikt."

Hij voegt toe, "We zijn van plan de katalysatorproductietechnologie en het katalysatorprocesproces uit te breiden, zodat we onze prestaties op laboratoriumniveau industrieel kunnen uitbreiden. De katalysatortechnologie heeft een aanzienlijk effect op de chemische industrie en draagt ​​bij aan de nationale chemische industrie. Ik wil een praktische technologie die het kan."