바카라올을 만드는 새로운 방법

바카라올을 만드는 새로운 방법

2022/02/28

바카라올을 만드는 새로운 방법 저온 및 저압에서의 공동₂아이디어에 리소스 변환 첨부

일본 정부가 2050 년 국내 및 국제적으로 성취를 선언 한 탄소 중립 이 국가 정책에 따라 다양한 분야의 연구 개발이 촉진되고 있습니다 그들 중 하나입니다이산화탄소 (CO₂)를 효과적으로 활용하는 탄소 재활용 기술 개발그중에서도 다양한화학 제품의 원료 및 연료로 사용될 수있는 바카라올 (CH₃OH) 기술 개발적극적으로 수행되었습니다 하지만,CO는 열역학적으로 안정적인 재료입니다₂바카라올로 전환전통적인 방식으로다량의 에너지가 필요한 고온 및 고압 반응 조건이 필수적입니다그랬습니다 유용한 탄소 재활용 기술로 실질적으로 사용하려면 온화한 조건 하에서 합성하고 입력 에너지를 줄여야합니다 이번에는 AIST가 고성능 촉매를 사용했습니다이전에 불가능한 "저온 및 저압"조건에서 CO₂나는 그것을했다 (2021/1/14 보도 자료 기사) 미래의 발전은 탄소 중립 사회를 실현하는 효과적인 수단으로 주목을 끌고 있습니다

실질적인 사용을 달성하기 위해 저온과 압력에서 바카라올을 합성하십시오

지구 온난화 방지, CO₂배출 감소는 오랫동안 세계적인 문제였습니다 재생 에너지 및 에너지 절약을위한 CO₂방출되지 않는 기술과 함께 4877_4908 |, Co는 필연적으로 방출해야합니다₂CO는 4918_4935 |₂자원 지원 기술의 연구 및 개발이 진행 중입니다 이 기술이 실질적으로 사용될 수 있다면 CO₂기술 및 공동₂재사용 기술 재사용 5014_5039 | 자원으로, CO₂에 의해 야기 된 지구 온난화 문제를 해결할 가능성이 높아집니다

　CO₂에서 전환 될 수있는 물질로 주목을 받고 있습니다 연간 약 1 억 톤으로 생산되는 바카라올은 대체 연료로 사용될 수 있지만 플라스틱과 같은 화학 원료로도 사용되므로 CO₂에서 바카라올을 효율적으로 합성하기 위해 촉매 및 제조 기술이 개발되었습니다

"지열 발전을 사용한 물의 전기 분해로 이미 얻은 수소 (H₂) 및 CO₂에서 1 년에 4,000 톤의 바카라올을 합성하고 판매하는 회사가 있습니다 그러나, 기존의 반응 과정에서 필요한 250 ℃ 및 5 MPa 이상의 고온 및 고압 조건에서의 생산은 안정적인 에너지가 필요하다 또한, 고온 조건 하에서, 바카라올로의 전환은 낮으며, 일산화탄소와 바카라이 2 차원으로 생산되었다는 과제가 있었다 발전 출력 변동이 발생하기 쉬운 재생 에너지를 사용하여 바카라올을 효율적으로 합성하기 위해, 저온 및 반응의 압력이 오랫동안 큰 도전이되어왔다 "

이것은 Zero Emissions International Joint Research Center의 최고 연구원 인 Himeda Yuichiro입니다 Himeda가 이끄는 연구팀은 오랫동안 "CO는 저온 및 저압 조건에서 구동되고있다"고 말했다₂5836_5855

CO₂자원 변환을위한 오랜 노력

CO는 이제 기후 변화 대책으로 제공됩니다₂배출 감소 및 자원 변환은 전 세계 공통 문제로 인식되지만 Himeda는 공동입니다₂1990 년대에, 전환 촉매를 연구 할 때, 화석 자원 고갈과 가격 상승을 방지하기 위해 대체 원유 자원으로 발전하는 데 큰 요인이있었습니다

"공동₂자원 연구는 탄소 재활용 기술 일 것으로 예상되지만 원유 가격은 2000 년경에 상대적으로 안정적으로 유지되었으므로 CO₂6137_6253₂문제는 인류가 그것을 진지하게 받아 들여야 할 때입니다 "그는이 연구에 계속 집중했습니다

전환점은 2010 년 초 미국의 Brookhaven National Laboratory와의 국제 협력을 통해 Iridium (IR)을 사용하여 고성능 촉매를 개발하고 전 세계적으로 처음으로 정상 온도 및 정상 압력 조건 하에서 물에서 CO를 개발하는 것이 었습니다₂및 수소에서 포름산 (HCOOH)의 생산 (AIST : 이산화탄소와 포름산을) 또한, 포름산 분해 촉매는이 촉매를 사용하여 고압 수소 생산 기술로 개발되고 있으며 (AIST Link No29) 이러한 연구 결과는 다음과 같습니다 CO₂에서 합성 할 수있는 포름산을 사용하여 새로운 수소 운반 기술로 평가되었지만, Himeda는 포름산 전에 바카라올의 합성에 대한 눈으로 연구를 수행하고 있었다 이것은 바카라올이 이미 공급망으로 설립되었으며 그것이 사회적 요구가 높을 것이라고 생각했기 때문입니다 표적은 저온 및 저압 조건 하에서 바카라올의 합성으로 설정되었으며 연구는 수행되었지만 달성하기 쉽지 않았다 실제로, 스위스 연방 기술 연구소의 국제 공동 연구에 따르면 고압 조건 하에서 CO₂수소화는 또한 소량의 바카라올 생산만으로 주로 포름 산을 생성했습니다

"다중 활성 포인트 제공"라는 아이디어는 획기적인 것입니다

점차적으로 co₂전환 촉매에 대한 연구는 인식되고 널리 알려졌으며, 다른 연구 분야의 회원 들이이 연구에 참여하기 시작하면서 기술 개발이 더욱 발전했습니다

위에서 언급했듯이 CO₂의 바카라올 생산 구리 기반의 고체 촉매를 사용하여 기술적으로 가능하지만 일반적으로 5MPa 이상의 압력 및 고온 및 고압 200 ° C 이상의 고압이 필요하며 제조 공정에서 다량의 에너지가 소비됩니다 또한, 고온 조건 하에서, 바카라올로의 전환율은 "평형"이라는 제약으로 인해 낮으며, 또한 일산화탄소 및 바카라과 같은 바람직하지 않은 제품이 생산된다

한편, 80-150 ℃에서의 바카라올 합성은 이제 분자 촉매를 사용하여보고되었다 그러나, 분자 촉매는 생성물 및 촉매가 액체 (액체 상)에 균일하게 용해되는 상태에서 반응하기 때문에, 반응 후 액체 상 및 촉매를 분리하여 비효율적으로 만듭니다 제조 공정의 에너지 소비 및 효율성을 고려할 때 실제 적용은 어려웠습니다

온도 및 압력 조건이 낮을뿐만 아니라 제조 공정 전반에 걸쳐 에너지 소비를 고려하여 완전히 새로운 세대 방법이 필요했습니다

Himeda et al 처음에는 반응을 더 쉽게 제어하기 위해 매우 개선 된 이리듐 촉매를 사용했습니다₂우리는 수소화에 의한 바카라올의 합성 작업을하고있었습니다 그러나, 합성 바카라올을 합성하기 전에 다중 단계 반응의 첫 번째 단계로서 생성 된 포름산이 수득되었고, 다음 단계에서 생산되는 것으로 생각 된 바카라올에서는 발견되지 않았다 연구원들은 포름산을 생산할 수없는 이유는 "평형"이라는 제약으로 인한 것으로 추정되었으며, 이는 화학 반응의 운명이라고 할 수 있지만 해결책을 찾을 수 없었습니다

첫 번째 돌파구는 반응이 발생하는 부위 인 두 개의 "반응성 부위 (이 경우 이리듐 원자)를 갖는"핵 촉매 "의 발달이었습니다 2014 년부터 팀에 합류 한 젊은 연구원 인 Onishi Naoya가 개발 한 "Dinuclear Catalysts"를 사용하여 각 활성 반응물 지점 간의 협력은 하나의 촉매로 달성 할 수없는 반응으로 이어질 것입니다 실제로,이 Dinuclear iridium 촉매는 다른 응용 분야에서 사용하기 위해 개발되었지만, 여러 활성 부위의 협력을 통해 다중 단계 반응의 평형을 극복하기위한 수단으로서 바카라올 합성에 사용되었다

비정상적으로 알려지지 않았습니다! 저온에서의 기상 반응?

또 다른 젊은 연구원 인 Kanega Ryoichi는 돌파구에 영감을 준 사람이었습니다 "Himeda-San, 'Kanega-kun, CO₂8317_8390

"좋지 않다면 괜찮습니다 많은 것을 시도해 봅시다" - Kanega는 일반적으로 액체 단계에서 반응하여 분자 촉매를 고체 상태에두고 용매, 수소 및 공동을 사용하지 않고₂의 혼합 가스에서 수행되었다 (가스 단계) 초기에, 하나의 금속 중심을 갖는 단핵 촉매가 사용되었지만 바카라올조차 사용되지 않았지만 포름산은 검출 될 수 없었다 일반적으로 말하면, 수소 분자의 결합을 절단하기 위해 고온 조건이 필요하며, 제품을 감지 할 수없는 것은 당연합니다 그러나 결과를 들으면서 Onishi는 이미 합성 된 Dinuclear 촉매를 시도 할 것을 자연스럽게 제안했습니다

놀랍게도, 핵 촉매를 사용할 때 바카라올이 감지되었습니다 이것은 획기적인 방아쇠였습니다 Kanega는“바카라올이 발견되었을 때 너무 행복했습니다 그러나 Himeda는이 보고서를 들었고 저온 조건 하에서 기체 단계에서 반응이 수행 되었기 때문에 그의 연구에 특히주의를 기울였으며, 이는 일반적인 지식이 아니 었습니다 실험 절차 중에 바카라올이 혼합되지 않았 음을 확인하기 위해, 반응에서 생성 된 바카라올은 Onishi가 시험 테스트 자체를 가지고 있었을뿐만 아니라 여러 사람과 함께 확인하기 위해 실험을 수행했습니다 결과적으로 CO₂에서 생산 된 것으로 확인되었다 수소이지만 생산량은 작았습니다

연구팀은 촉매 구조 및 반응 조건을 계속 검토했으며, 마지막으로 30 ° C의 가벼운 온도 조건에서 05 MPa, CO₂에서 성공적으로 합성되었다 기존의 구리 기반 고체 촉매와 달리, 바카라 또는 일산화탄소와 같은 부산물은 생성되지 않습니다 또한, 분자 촉매는 고체 상태에서 가스와 반응하기 때문에 생성 된 기체 바카라올과 고체 촉매를 분리하는 것이 더 쉬워집니다 또한, 분자 촉매의 반응은 종래의 구리 기반 고체 촉매의 기체상 반응보다 더 효율적으로 진행되었다 특히, 분자 촉매는 주변 금속 (리간드)을 정확하게 설계하고 제어 할 수 있으며, 이는 미래에 새로운 발달이 예상 될 수있는 강점이다

Himeda는 "이 결과는 두 젊은 연구원의 아이디어와 도전의 결과의 결과입니다"두 아이디어가 "핵 촉매제를 사용하고" "기체 단계와 반응"이라는 두 가지 아이디어가 서로 일치하지 않으면 공동₂에서 바카라올 합성의 손상 요인을 제거 할 수 없었습니다 "그는 Kanega, Onishi 및 다른 사람들을 칭찬했습니다 한편 Kanega는 그의 감사를 표명했습니다"Kanega는 "경험 포인트, 융통성있는 상상력 및 팀의 힘이 함께 선임 연구자들에 의해 준비된 토양 때문에 토양이 함께 만들어 졌기 때문입니다

특정 결과가 달성되었지만이 모든 결과는 실험실에서 발생합니다 이 연구가 실질적으로 활용되기 전에 아직 갈 길이 여전히 멀다 Himeda에 따르면, 반응 메커니즘을 자세히 설명함으로써, "활동", "선택성"및 "내구성"과 같은 촉매의 기본 성능을 향상시키고 비용을 더욱 줄여야한다 Himeda는 "우리가 화학 식물에 직접 개발 한 방법을 적용하더라도 내일부터 바카라올의 대량 생산이 갑자기 가능해지는 것은 아닙니다"라고 Himeda는 말합니다

그러나 연구팀은 공동입니다₂의 수소화 | 의심 할 여지없이 저온 및 압력에서 바카라올 합성을 달성하기위한 토대를 확립했습니다 Himeda는 빛나는 눈으로 말했다

이 업적에 큰 기여를 한 Kanega는 또한 훨씬 뛰어난 미래에 대해 생각하고 있습니다 "인류가 우주로 완전히 들어가면 달과 화성은 이주 선천적 인 후보입니다 특히 대부분의 대기는 공동입니다₂이 기술은 언젠가 화성에서 활성화 될 수 있습니다 Kanega는 농담으로 말했다