Une découverte fondamentale concernant le procédé Fischer Tropsch, une réaction catalytique utilisée dans l’industrie pour convertir le charbon, le gaz naturel ou la biomasse en combustibles liquides, pourrait un jour permettre une production de combustible in addition efficace.
Des chercheurs de l’Université de l’État de Washington ont découvert des oscillations auto-entretenues jusqu’alors inconnues dans le processus Fischer Tropsch. Ils ont découvert que contrairement à de nombreuses réactions catalytiques qui ont un état steady, cette réaction passe périodiquement d’un état d’activité élevée à un état d’activité faible. La découverte, rapportée dans Science, signifie que ces états oscillatoires bien contrôlés pourraient être utilisés à l’avenir pour améliorer la vitesse de réaction et les rendements des produits souhaités.
Bien que le procédé Fischer Tropsch soit couramment utilisé pour la creation de carburants et de produits chimiques, les chercheurs comprennent mal le fonctionnement du processus complexe de conversion catalytique. Le processus utilise un catalyseur pour convertir deux molécules simples, l’hydrogène et le monoxyde de carbone, en longues chaînes de molécules – les hydrocarbures largement utilisés dans la vie quotidienne.
Alors qu’une approche par essais et erreurs est utilisée depuis furthermore d’un siècle dans la recherche et le développement dans les industries des carburants et des produits chimiques, les chercheurs seront désormais en mesure de concevoir des catalyseurs de manière plus intentionnelle et d’ajuster la réaction pour provoquer des états oscillatoires susceptibles d’améliorer le catalyseur. effectiveness.
Les chercheurs ont découvert les oscillations pour la première fois par hasard après que l’étudiant diplômé Rui Zhang ait approché Kruse avec un problème : il n’était pas capable de stabiliser la température de sa réaction. En l’étudiant ensemble, ils ont découvert des oscillations surprenantes.
« C’était plutôt drôle », a déclaré Kruse. « Il me l’a montré et j’ai dit : ‘Rui, félicitations, tu as des oscillations ! Et puis nous avons développé cette histoire de in addition en additionally. »
Les chercheurs ont non seulement découvert que la réaction développe des états de réaction oscillatoires, mais aussi pourquoi. Autrement dit, à mesure que la température de la réaction augmente en raison de sa output de chaleur, les gaz réactifs perdent le make contact with avec la surface du catalyseur et leur réaction ralentit, ce qui réduit la température. Une fois que la température est suffisamment basse, la focus des gaz réactifs à la surface du catalyseur augmente et la réaction reprend de la vitesse. Par conséquent, la température augmente pour fermer le cycle.
Pour l’étude, les chercheurs ont démontré la réaction dans un laboratoire utilisant un catalyseur au cobalt fréquemment utilisé, conditionné par l’ajout d’oxyde de cérium, puis ont modélisé son fonctionnement. Le co-auteur Pierre Gaspard de l’Université Libre de Bruxelles a développé un schéma de réaction et imposé théoriquement des températures changeantes périodiquement pour reproduire les vitesses et sélectivités expérimentales de la réaction.
« C’est tellement beau que nous avons pu modéliser cela théoriquement », a déclaré l’auteur correspondant Yong Wang, professeur Regents à la Voiland School de la WSU, qui a également co-conseillé Zhang. « Les données théoriques et expérimentales coïncidaient presque. »
Kruse travaille sur les réactions oscillatoires depuis as well as de 30 ans. La découverte du comportement oscillatoire avec la réaction de Fischer Tropsch a été très surprenante car or truck la réaction est mécaniquement extrêmement compliquée.
« Nous ressentons parfois beaucoup de frustration dans nos recherches parce que les choses ne se passent pas comme vous le pensez, mais il y a aussi des moments que vous ne pouvez pas décrire », a déclaré Kruse. « C’est tellement gratifiant, mais ‘gratifiant’ est un terme faible. expression de l’enthousiasme d’avoir réalisé cette fantastique percée.
Les travaux ont été soutenus par le Chambroad Chemical Marketplace Exploration Institute Co. Ltd. la Nationwide Science Basis et le programme Primary Strength Sciences Catalysis Science du ministère de l’Énergie.
