В Южной Корее разрабатывают систему, генерирующую перекись водорода и пропиленоксид без внешнего электропитания

Корреспондент Гу Бон Хёк

Исследовательская группа UNIST, проводившая данное исследование. (Слева направо) Профессор Гвак Чжи Хун, профессор Чан Чжи Ук, исследователь Ким Кван Хён, исследователь Хван Сон У, исследователь Ким Тхэ Хён [Предоставлено UNIST]

В Южной Корее разработали систему, которая производит пропиленоксид экологически чистым способом без внешнего электропитания. Пропиленоксид используется в производстве повседневных веществ, таких как полиуретан (используемый в диванах и матрасах), полиэстер (используемый в тканях и бутылках для воды) и других.

23 октября исследовательская группа под руководством профессоров Гвак Чжи Хуна и Чан Чжи Ук из факультета энергетики и химической инженерии UNIST и профессора Чо Сон Чжуна из Национального университета Чоннам объявила о разработке самодостаточной системы, которая производит пропиленоксид с использованием самогенерируемой перекиси водорода.

Пропиленоксид получают путем окисления пропилена, поэтому перекись водорода, являющаяся окислителем, необходима в процессе производства. В отличие от существующих, коммерциализированных процессов производства перекиси водорода, новоразработанная система может самостоятельно производить перекись водорода без образования загрязняющих веществ или выбросов углерода. Она работает на основе электрохимических реакций кислорода и формальдегида. Благодаря разнице энергий между этими двумя реакциями, она функционирует самостоятельно, не требуя внешнего электропитания.

Произведенная перекись водорода реагирует с пропиленом, отдельно вводимым в систему, и образует пропиленоксид. Исследовательская группа значительно повысила производительность за счет перепроектирования структуры катализатора, необходимого для этой окислительной реакции. Это решило проблему, при которой существующие катализаторы на основе цеолита (TS-1) демонстрировали резкое снижение активности в среде с высокой основностью. Хотя такая среда необходима для эффективного образования перекиси водорода, низкая активность катализатора препятствует последующей реакции окисления пропилена, что в конечном итоге снижает эффективность производства пропиленоксида.

Автономная система, производящая пропиленоксид без внешнего электропитания [Предоставлено UNIST]

Новоразработанная система произвела 1657 микромолей (мкмоль) пропиленоксида на квадратный сантиметр (см²) за 24 часа. Это примерно в восемь раз превышает производительность ранее разработанных процессов производства на основе экологически чистой перекиси водорода. Кроме того, в ходе процесса также производится водород (H₂), который является экологически чистым источником энергии.

Экономический анализ показывает, что данная система позволяет снизить себестоимость производства пропиленоксида примерно на 8 % (до 2,168 долл. США/кг) по сравнению с существующими, коммерциализированными методами производства. Это связано с тем, что она устраняет необходимость в сложных процессах предварительной обработки, оборудовании для высоких температур/высокого давления и внешних источниках энергии, что значительно снижает капиталовложения и эксплуатационные расходы. Кроме того, производство перекиси водорода непосредственно на месте устраняет расходы на транспортировку и хранение.

«Этот модульный технологический процесс, который можно установить и использовать непосредственно там, где это необходимо, позволяет осуществлять мелкомасштабное производство с учетом специфики конкретных мест. Это будет способствовать переходу от крупномасштабного централизованного производства к системе распределенного» - сказал профессор Чан Чжи Ук.

Результаты исследования опубликованы 30 сентября в международном научном журнале «Nature Communications».

nbgkoo@heraldcorp.com

#южнаякорея #корея #политика #экономика #промышленность #культура #искусство #общество #технология #бизнес #финансы #химия #пропиленоксид #перекисьводорода #энергетика #инновация #азия