Een onderzoeksteam van de Technische Universiteit van München (TUM) onder leiding van scheikundige Johannes Lercher heeft een syntheseproces ontwikkeld dat de activiteit van katalysatoren voor de ontzwaveling van ruwe olie drastisch verhoogt. Het nieuwe proces zou wellicht ook gebruikt kunnen worden voor katalysatoren in brandstofcellen.

Ruwe olie bevat veel zwavel. Om van ruwe olie brandstof te maken, de zwavelverbindingen moeten met waterstof worden verwijderd. Experts noemen dit proces hydrobehandeling. Het proces wordt uitgevoerd met behulp van katalysatoren.

Onder leiding van Prof. Johannes Lercher en Dr. Hui Shi, een team van onderzoekers van het hoogleraarschap Chemische Technologie aan de Technische Universiteit van München heeft nu een proces ontwikkeld om de activiteit van deze katalysatoren vele malen te verhogen door de katalytisch actieve metaalsulfiden vooraf te behandelen met geconcentreerd zoutzuur.

Belangrijk voor het milieu

Hydrotreating is een van de belangrijkste katalytische processen, zowel wat betreft de hoeveelheid gebruikte katalysator als de hoeveelheid verwerkte grondstof. Met waterstof onder hoge druk, onzuiverheden zoals zwavel- of stikstofverbindingen worden zo volledig mogelijk uit de ruwe olie verwijderd.

"Dit soort onzuiverheden zou later verbranden om zwaveldioxide en stikstofoxiden te vormen, wat zou resulteren in negatieve effecten op het milieu, met name de luchtkwaliteit, " zegt Manuel Wagenhofer, eerste auteur van de studie. In aanvulling, zwavel- en stikstofverbindingen zouden ook schade toebrengen aan edele metalen in katalysatoren in moderne voertuigen, en hun effectiviteit drastisch verminderen.

Een verbluffend effect van zoutzuur

De TUM-chemici onderzochten dergelijke gemengde metaalsulfidekatalysatoren op hun effectiviteit bij hydrobehandeling door eerst nikkel-molybdeensulfiden te synthetiseren in verschillende procesfasen, en ze vervolgens te behandelen met zuur.

"Het was verbazingwekkend hoeveel het toevoegen van geconcentreerd zoutzuur de katalytische prestatie verhoogde, ", zegt Wagenhofer. "Zuurwaterstofzuur verbetert de toegankelijkheid van actieve centra in de katalysatoren door minder actieve componenten te verwijderen, voornamelijk nikkelsulfiden. zuiverder, en daardoor actiever, gemengde metaalsulfiden worden gevormd."

Grote voordelen voor fundamenteel onderzoek

Ook voor fundamenteel onderzoek zijn de resultaten van de TUM-chemici van groot belang. De gezuiverde gemengde metaalsulfiden zijn ook gemakkelijker te onderzoeken, wetenschappelijk.

"Bijvoorbeeld, we waren in staat om actieve centra te identificeren en te kwantificeren op de katalysatoren die op deze manier werden behandeld, " legt Lercher uit. "Dit was alleen mogelijk omdat het oppervlak niet langer bedekt was met nikkelsulfide."

In principe, de zuurbehandeling zou blijkbaar kunnen worden gebruikt als onderzoeksinstrument voor een reeks vergelijkbare katalysatoren, deze te optimaliseren, bijvoorbeeld, voor gebruik met oliën uit hernieuwbare grondstoffen die in de toekomst via een raffinageproces worden omgezet in klimaatvriendelijke brandstoffen.

"Als we gemengde metaalsulfidekatalysatoren beter begrijpen, we kunnen ze misschien aanzienlijk verbeteren voor gebruik in andere belangrijke gebieden van de toekomst, zoals waterelektrolyse of waterstofbrandstofcellen, ’ zegt Johannes Lercher.