Российские ученые нашли лучший катализатор для добычи энергии из отходов
Российские ученые определили состав катализатора, наиболее эффективно ускоряющего процесс экологически чистого получения энергии из отходов, результаты работы, которые могут найти практическое применение в промышленности, опубликованы в престижном международном журнале Catalysis Letters.
Энергию из отходов можно получать в ходе двухэтапного процесса. На первом этапе отходы переводятся в газовую фазу. Получившаяся смесь газов состоит главным образом из монооксида углерода СО, водорода и водяного пара. На втором этапе эта смесь сжигается в так называемом каталитическом реакторе.
Наиболее перспективным для такого метода является катализатор, состоящий из смеси оксидов железа и алюминия Fe2О3+Al2О3, активность которого существенно возрастает при добавлении оксида меди CuO. Чтобы усовершенствовать этот катализатор, необходимо разобраться в механизме каталитического процесса и выяснить причину усиления его активности, вызванную добавлением оксида меди.
Специалисты Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" совместно с коллегами из Института катализа Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета исследовали природу такой активности в процессе взаимодействия монооксида углерода CО, основного продукта газификации твердых топлив, с катализатором. Исследование проходило на расположенной в Курчатовском институте станции структурного материаловедения (СТМ) "КИСИ-Курчатов" с помощью метода рентгеновской спектроскопии XANES.
"Этот метод основан на измерении коэффициента поглощения рентгеновского излучения. Метод XANES является элементочувствительным, что позволяет исследовать микроструктуру около каждого типа атома в отдельности. Из анализа экспериментального спектра XANES можно получить важную информацию о химическом состоянии атомов металла", — пояснил РИА Новости руководитель Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований Никита Марченков.
Оказалось, что медь в катализаторе восстанавливается существенно сильнее железа. Специалисты рассчитали, что катализатор, содержащий 5% CuO, 78% Fe2О3 и 17% Al2О3, является наиболее активным.
По словам исследователей, такой катализатор является недорогим, что позволяет в будущем активно использовать его в промышленности. Например, сжигание топлива в кипящем слое этого катализатора может стать одним из наиболее перспективных способов получения энергии. Безусловным преимуществом также является высокая экологическая безопасность предложенной технологии: выбросы токсичных веществ, образующихся в процессе горения топлива, снижаются до минимума.