Das langjährige Interesse an effizienten Wegen zur Umwandlung von Methan in Methanol hat in den letzten Jahren aufgrund des Überflusses an Methan in Erdgas in den USA zugenommen.
In der Hoffnung, neue Energieressourcen zu nutzen, verfolgen Wissenschaftler seit langem das Ziel, Methan direkt in einen Kraftstoff wie Methanol umzuwandeln. Bisher waren für diesen Prozess hohe Temperaturen erforderlich, deren Wartung teuer ist. Darüber hinaus ist das bestehende Verfahren zur Herstellung von Methanol aus Methan ein mehrstufiges Verfahren, das für kleine Anwendungen weder effizient noch wirtschaftlich ist.
Forscher des Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE), der Taft University und des Oak Ridge National Laboratory haben sich zusammengetan, um das Potenzial von Katalysatoren auf Rhodiumbasis für diese Umwandlung unter milderen Bedingungen zu untersuchen.
Wissenschaftler haben eine neue Methode zur Umwandlung von Methan in Methanol unter Verwendung von Rhodium entwickelt und die Wirksamkeit von Rhodiumkatalysatoren unter verschiedenen Bedingungen getestet. Die durch relativ einfache Technologien hergestellten Katalysatoren wurden verwendet, um Methan unter Verwendung von Sauerstoff (O 2) und Kohlenmonoxid (CO) unter milden Temperaturbedingungen besser in Methanol und Essigsäure umzuwandeln.
Bisher war die direkte Umwandlung von Methan in flüssiges Methanol ein ungelöstes Problem bei der Katalyse. Durch die Verwendung verschiedener Testeinrichtungen, einschließlich der Advanced Photon Source von Argonne, konnten Wissenschaftler neue Einblicke in die Struktur von Edelkatalysatoren auf atomarer Ebene gewinnen. Es stellte sich heraus, dass es sich um atomar dispergierte Rhodiumkomplexe handelt und nicht um Nanopartikel, wie zuvor angenommen. Mit diesem Wissen konnten Wissenschaftler den Methanumwandlungsprozess unter weniger rauen Bedingungen durchführen.
Als Ergebnis ihrer Arbeit schlug das Forscherteam vor, dass weitere Forschungen und Tests den Mechanismus und die Wege beleuchten, die durch den neuen Katalysator für die Methanumwandlung bestimmt werden.
Obwohl die Forschungsergebnisse weit von kommerziellen Anwendungen entfernt sind, könnte dies Wissenschaftler dazu inspirieren, nach neuen, effizienteren methanbildenden Katalysatoren zu suchen.
Als Referenz ist Methanol ein wichtiger Rohstoff (Vorläufer) für die Herstellung einer Reihe von Chemikalien, die dann zur Herstellung von Produkten wie Kunststoffen, Sperrholz und Farben verwendet werden. Methanol kann auch in Fahrzeugen als Brennstoff verwendet oder reformiert werden, um reinen Wasserstoff für Brennstoffzellen zu erzeugen.
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Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Serg Drachen
