Российские ученые совершили прорыв в создании катализатора, обеспечивающего максимальную эффективность экологически чистого преобразования отходов в энергию. Результаты исследования, открывающие широкие перспективы для промышленного применения, получили международное признание.
Технология получения энергии из отходов
Энергию из отходов производят в два этапа. Сначала сырье преобразуется в газовую фазу, образуя смесь преимущественно из монооксида углерода (СО), водорода и водяного пара. Затем эта газовая смесь подвергается каталитическому сжиганию в специальном реакторе.
Состав и потенциал катализатора
Наиболее перспективным для данной технологии признан катализатор на основе смеси оксидов железа и алюминия (Fe₂O₃ + Al₂O₃). Его активность резко возрастает при введении оксида меди (CuO). Для дальнейшего совершенствования требовалось глубоко изучить механизм процесса и понять причину усиления активности благодаря меди.
Исследование механизма активности
Специалисты Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" совместно с коллегами из Института катализа Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета детально исследовали природу активности катализатора при взаимодействии с монооксидом углерода СО – основным продуктом газификации. Исследования проводились на станции структурного материаловедения "КИСИ-Курчатов" с применением метода рентгеновской спектроскопии XANES.
Этот элементочувствительный метод, основанный на измерении поглощения рентгеновского излучения, позволил изучить микроструктуру вокруг каждого типа атомов и получить важные данные о химическом состоянии атомов металла в катализаторе.
Оптимальный состав и ключевые преимущества
Эксперименты показали, что медь в катализаторе восстанавливается значительно интенсивнее железа. Расчеты подтвердили, что катализатор с составом 5% CuO, 78% Fe₂O₃ и 17% Al₂O₃ обладает наивысшей активностью.
Такой катализатор отличается доступной стоимостью, что открывает широкие возможности для его активного промышленного использования. Например, сжигание топлива в кипящем слое этого катализатора признано одним из самых перспективных методов генерации энергии. Важнейшим достоинством технологии является ее высочайшая экологическая безопасность: выбросы токсичных веществ при сжигании топлив минимизированы.
Изображение: cc0collection/Фотобанк RU.123RF
Источник: scientificrussia.ru
