德國成功用納米反應器生產汽油
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發布時間：2015-06-09
瑞士鮑爾-希爾內（Paul Scherrer）研究所和蘇黎世聯邦理工大學(ETH )在德國早先技術的基礎上，在實驗室成功研制一種微型化學反應器，用這種反應器未來人們能更環保和更經濟地生產汽油和柴油。反應器由僅僅幾個納米大小的沸石晶體構成，研究人員改變晶體結構，經過兩個步驟就能生產出燃料。
用工業的方法生產燃料早已有之。早在1925年，德國化學家弗朗茨-菲舍和漢斯-托普西開發出一種利用合成氣體—一氧化碳和氫氣，生產碳氫化合物，如汽油和柴油。原先人們希望由德國富有的煤炭制備合成氣體，后來主要是天然氣作為原料，但是木材、污泥或者作物秸稈在未來將代替這種功能。
這種菲舍-托普西（Fischer-Tropsch）方法在工業上早已試驗過，其生產燃料的成本比傳統的由石油生產燃料貴很多。如果能制造一種承擔若干必要的轉換步驟的多功能反應器，則這種方法的成本會下降很多。但是目前每一個轉換步驟需要一個獨立的反應器，這樣無疑推高了制造成本。
現在新開發的納米反應器只需執行菲舍-托普西（Fischer-Tropsch）方法的兩個步驟，每個步驟必需一個獨立的反應器。第一個反應器承擔第一個步驟，將合成氣體轉化為各種碳氫化合物，其中也有汽油的成分。第一步也生產了不受歡迎的長鏈碳氫化合物，這種長鏈碳氫化合物也存在于燃油中。為了在終端產品中提高較高價值的短鏈的碳氫化合物成分，因此有必要實施第二步驟，即裂解。在裂解中不受歡迎的長鏈分子將分解為短鏈分子。在新的納米反應器中，這是重要的一步。
制造這種納米反應器，科學家使用了沸石的納米晶體。沸石的晶體結構具有很多相同大小的氣孔，這些氣孔提供了發生化學反應的表面，并提高反應器的效率。因為所有氣孔幾乎一樣大小，沸石反應器可以像篩子一樣工作。統一的氣孔尺寸將產品種類限制在一種能通過氣孔的分子水平。
這種新型納米反應器能夠完成菲舍-托普西（Fischer-Tropsch）方法的兩個步驟，還不是歸功于沸石的自然特性，而是在實驗室的改變。科學家用腐蝕劑對沸石晶體蝕刻穿孔，并將鈷納米顆粒放進這些空洞中，這些鈷顆粒在工業上用著催化劑，在菲舍-托普西方法中也用著催化劑，有利于第一步轉化過程。在裂解過程中，納米反應器也借助于這種化學處理，即溶劑在沸石的氣孔中造出一些進行化學反應的地方，這些地方將長鏈碳氫化合物催化分解為短鏈的對應物質，也就是裂解。摘自www.idw-online.de
