חוקרים מבינים המרה אלקטרוכימית של CH4 ו- O2 ל- HCOOH בטמפרטורת החדר. קרדיט: JACS
צוות ממכון דאליאן לפיזיקה כימית עשה פריצת דרך בהמרת מתאן לפורמי חוּמצָה שימוש בחמצן בטמפרטורת החדר באמצעות תהליך אלקטרו-פנטון בלחץ גבוה, השגת יעילות ופרודוקטיביות גבוהים משמעותית משיטות מסורתיות.
המרה ישירה של מתאן (CH4) וחמצן (O2) לכימיקלים בעלי ערך מוסף חשוב לתעשיות הגז הטבעי. עם זאת, נותרו אתגרים בגלל הקושי של O2 הפעלה ביצירת חמצן פעיל מִין עבור CH4 הפעלה בתנאים קלים.
לאחרונה, קבוצת מחקר בראשות פרופ' דהוי דנג, א.ש. פרופ' Xiaoju Cui וליאנג יו ממכון דאליאן לפיזיקה כימית (DICP) של האקדמיה הסינית למדעים (CAS) הבינו את ההמרה האלקטרוכימית של CH4 מאת O2 לחומצה פורמית (HCOOH) בטמפרטורת החדר. מחקר זה פורסם ב- כתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה.
החוקרים פיתחו אסטרטגיית אלקטרו-פנטון בלחץ גבוה לביסוס תהליך הטרו-הומוגני להמרה אלקטרו-קטליטית של CH4 מאת O2 בטמפרטורת החדר. הם חשפו כי CH4 הופעל ביעילות על ידי ·OH, אשר הופק באמצעות אלקטרו-רדוקציה הטרוגנית של O2 ל-H2O2 על קתודה של רדיד Ag, ואחריה Fe הומוגנית2+-הקל על ח2O2 הִתפָּרְקוּת.
חוץ מזה, החוקרים גילו שהלחץ המוגבר לא רק שיפר את התפוקה של H2O2 מ-O2 הפחתת אלקטרו אלא גם הגבירה את הסתברות התנגשות התגובה בין CH4 ו-OH פעיל באתר הנוצר מ-Fe2+-הקל על פירוק של H2O2.
בהשוואה ל-CH האלקטרו-קטליטי המסורתי4 תהליך המרה עם פוטנציאל יתר גבוה (>0.9 V) ויעילות פאראדית נמוכה (< 60%), תהליך האלקטרו-פנטון בלחץ גבוה השיג יעילות HCOOH Faradaic של 81.4% עם פוטנציאל יתר קתודי נמוך במיוחד של 0.38 V. פרודוקטיביות HCOOH היה 11.5 מ"מ לשעה-1 gFe-1שהיה פי 220 מלחץ הסביבה.
"עבודה זו מספקת דרך חדשה להמרה יעילה באנרגיה ובת קיימא של CH4 על ידי שימוש ישיר ב-O2 בתנאים קלים", אמר פרופ' דנג.
