Araştırmacılar, Yeni Bir Sınıf Polietilen Katalizörü Geliştiriyor

Araştırmacılar, Yeni Bir Sınıf Polietilen Katalizörü Geliştiriyor. Houston Üniversitesi’nden bir kimyager ekibi, kurşun geçirmez yeleklerden suni ürünlere kadar çeşitli ürünler için kullanılabilen, yüksek mukavemetli, aşınmaya dayanıklı ultra yüksek ağırlıkta polietilen üretmek için yeni bir katalizör sınıfının keşfedildiğini bildirdi.

Araştırma ekibinden Robert A. Welch, “Bu, ultra yüksek ağırlıkta polietilen üretebilen tamamen yeni bir katalizör sınıfıdır. Nikel bazlı katalizörlerin işe yaradığını göstermeyi başardık”.

Polietilen, doğal gaz ve ham yağdan türetilen, plastik torbalar, şampuan şişeleri, çocuk oyuncakları ve diğer tüketim malları için kullanılan, dünyanın en popüler plastikleri arasındadır. Tüm ticari polietilen şu anda metal katalizörlerden, özellikle titanyum ve zirkonyum tarafından üretilmektedir. “Geç geçiş metalleri” olarak bilinen bir metal grubundan biri olan nikel, bol ve ucuzdur, bu nedenle nikel bazlı katalizörler ticari açıdan araştırmacıların ilgisini çekmektedir.

Kimya Profesörü olan Maurice Brookhart’ın araştırma grubu 1990’ların ortalarında poliolefinlerin sentezinde kullanım için ilk nikel bazlı katalizörleri bildirdi. Bu ilk katalizörler, nikele bağlı iki azot bazlı moleküle veya ligandlara sahipti. Yeni katalizör bunun yerine tek bir fosfin ligandına dayanır.

Araştırmacılar, yeni katalizörün oldukça aktif olduğunu, saatte 3.8 milyon devir hızına ulaştığını, ancak nispeten kısa ömürlü olduklarını, polimerizasyonun yaklaşık dört dakika içinde çarpıcı şekilde yavaşladığını bildirdi.

Ticari olarak ilginç olmak için, katalizör ömrünün iyileştirilmesi gerekiyor.

Kaynak : https://www.chemlife.com.tr/arastirmacilar-yeni-bir-sinif-polietilen-katalizoru-gelistiriyor

Hidrojen ve Plastik Üretimi İçin Çift Fonksiyonlu Yeni Katalizör

Hidrojen ve Plastik Üretimi İçin Çift Fonksiyonlu Yeni Katalizör. Bochum Ruhr Üniversitesi’ndeki kimyagerler plastik üretimi için yeni, düşük maliyetli bir katalizör geliştirdiler. Bu Katalizör PET’e sürdürülebilir bir alternatif oluşturabilir. Aynı zamanda, reaksiyon sırasında potansiyel enerji kaynağı olarak hidrojeni de oluşturulabilir.

PET’e bir alternatif

Araştırmacılar yaptıkları çalışmada, herhangi bir değerli metal içermediğinden, diğer birçok katalizöre kıyasla kolayca elde edilebilen ve uygun fiyatlı bir nikel borür katalizörü sentezledi. Bu katalizör HMF’yi (5-hidroksimetil-furfural) FDCA’ya (2,5-furandikarboksilik asit) dönüştürebilir. Araştırma ekibinden Stefan Barwe, “FDCA endüstri için ilginç çünkü poliester olarak işlenebilir. PET’e alternatif olan PEF, bu şekilde üretilebilir ve bunların tümü yenilenebilir hammadde kaynaklarına yani bitkilere dayanır” diyor.

Yapılan testlerde, katalizör başlangıç materyali HMF’nin yüzde 98.5’ini yarım saat içinde FDCA’ya çevirdi ve atık ürünler oluşmadı. Stefan Barwe,”Ayrıca katalizörü, hidrojen üretiminin de başarılı olduğu koşullar altında etkili olacak şekilde tasarladık” diyor. Araştırmacılar ayrıca, potansiyel bir enerji kaynağı olarak hidrojeni sentezlemek için başlangıç ​​materyalini de kullanabildiler.

Ekip ayrıca elektrokimyasal yöntemler ve kızıl ötesi spektroskopi kullanılarak adım adım reaksiyonu inceledi. İlk defa kimyagerler gerçek zamanlı olarak hangi ara ürünlerin HMF’yi FDCA’ya çevirdiğini takip edebildiler.

Kaynak : Phys

Nanoyapılar Kimyagerlerin Mikrogravitede Hidrojen Oluşturmasını Sağlıyor

Nanoyapılar Kimyagerlerin Mikrogravitede Hidrojen Oluşturmasını Sağlıyor. Uzun süreli uzay misyonları nedeniyle hidrojen gazı gibi yakıtlar üretmek için yeni yöntemlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Fotoelektrokimyasal hücreler (PECs) güneş ışığından gelen enerjiyi kullanarak hidrojen üretebilir, ancak uzaydaki indirgenmiş yer çekimi bu kimya dalında benzersiz zorluklar doğurur.

California Institute of Technology’den Hans-Joachim Lewerenz tarafından yönetilen uluslararası bir araştırmacı ekibi, bu düşük yerçekimi sorunlarından birini inceledi ve nanoyapılı bir katalizör yüzeyinin problemin nasıl çözebileceğini gösterdi. (Nat. Commun. 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-04844-y)

Takımın PECs’i, bir rodyum katalizörü tabakasıyla kaplanmış, ışık emici bir yarı iletken ve p tipi indiyum fosfitten yapılmış bir elektrotu içerir. Işığa maruz kaldığında, elektrot hidrojen katyonlarını hidrojen gazı üreten bir asitli su çözeltisinden indirger.

Araştırmacılar, mikro-yerçekimi benzeri koşullardaki performansını incelemek için 120 m’lik bir damla kulesinin içinde hidrojen üreten bir fotoelektrokimyasal hücreyi test ettiler.

Damlaların elektrotlardan ayrılmasını teşvik etmek için araştırmacılar, kabarcıklar ve katalizör yüzeyi arasındaki temas alanını azaltmak istediler, böylece rodyum tabakasını küçük tepecik ve deliklere dönüştürdüler. Ekip bu dokulu fotoelektrotları damla kulesinde test ettiğinde, hücrenin verimliliğinin düzenli yer çekimi içinde düz bir elektrodunkiyle eşleştiğini gördüler.

NASA’nın eski baş teknoloji uzmanı olan Cornell Üniversitesi’nden Mason A. Peck, mikro yerçekimindeki performansın ortaya çıkarılmasının uzay teknolojisi için önemli bir adım olduğunu söyledi. Ancak, eninde sonunda, böyle bir sistemin pratikliğinin, güneş enerjisini depolanmış kimyasal enerjiye dönüştürmede ne kadar verimli olduğuna bağlı olacaktır. Çalışmaları ayrıca oksijen de üretmektedir. Ekip hidrojen ve oksijen üretimini birleştirecek bir hücre geliştirmeye çalıştığını söylüyor.

Kaynak : ACS

Amonyak Üretimi İçin Yeni Bir Süreç Geliştiriliyor

Amonyak Üretimi İçin Yeni Bir Süreç Geliştiriliyor. Japon amino asit üreticisi Ajinomoto, Tokyo Teknoloji Enstitüsü profesörü Hideo Hosono ve diğer ortaklarıyla dünyanın ilk küçük ölçekli yerinde amonyak sentez sistemi olacağını söylediği ürünlerini ticarileştirmek için bir araya geliyor.

Günümüzde ticarette esas olarak kullanılan amonyak, hidrojeni yüksek sıcaklık ve basınçta azot ile birleştiren yüzyıllık bir katalitik teknoloji olan Haber-Bosch süreci ile üretilmektedir.

Haber-Bosch sürecinin dezavantajı, yalnızca büyük, pahalı, genellikle merkezileştirilmiş tesislerde kullanılıyor olması. Hosono’nun araştırma grubu, düşük sıcaklık ve düşük basınç koşullarında küçük tesislerde kolaylıkla verimli amonyak sentezi sağlayan yeni bir katalizör geliştirdi.

Ortaklar spesifik katalizörü açıklamıyorlar. Bununla birlikte, Hosono ve meslektaşlarından gelen yakın tarihli bir araştırma makalesinde, bir kalsiyum alüminat elektride ile ( Bir elektrot, bir elektronun anyon olduğu iyonik bir bileşik.) çökelmiş rutenyum nanopartiküllerinin amonyak üretimi için kullanılan katalizörü anlatmaktadır.

Japon ortakları, teknolojiyi ticarileştirmek için yeni bir şirket olan Tsubame BHB’yi kurdu. Ajinomoto, 2021 yılına kadar amino asidi tesislerinden birine bir amonyak tesisi kurmayı planlıyor.

Araştırmacılar uzun zamandır düşük maliyetli, çevre dostu amonyak üretimi yapmaya çalışıyorlar.

Son zamanlarda, iki akademik kimyager ekibi, San Francisco’daki ACS yıllık toplantısında amonyak üretimi için biyoelektrokimyasal yeni rotalar sundu. Amonyak üretimi için elektrokimyasal ve diğer prosesler, geçen Aralık ayında Enerji Bakanlığı İleri Araştırma Projeleri Ajansının, enerji kolu tarafından finanse edildi.

Haber-Bosch süreci oldukça etkilidir ve bugüne kadar rekabet etmek zor olmuştur, Ammonia Endüstrisi’nden sorumlu bir danışman olan Trevor Brown, “Kanıtlanmış teknolojiler finanse edilebilir, ancak kanıtlanmamış teknolojilerin finansmanı çok daha zor”diyor.

Bununla birlikte, birkaç küçük ölçekli amonyak projesi’de dünya çapında ilerliyor Oxford, İngiltere yakınlarındaki bir Siemens projesi ve İsveç firması Vattenfall tarafından planlanan bir tesis bunlardan bir kaçı. Her ikisi de güneşten veya rüzgar enerjisinden elektrokimyasal olarak üretilen hidrojen ile amonyak üretmeyi planlıyor.

Kaynak : ACS

Geliştirilen Nanofiber, Yeni Nesil Pillerin Geliştirilmesinde Önem Arz Ediyor

Geliştirilen Nanofiber, Yeni Nesil Pillerin Geliştirilmesinde Önem Arz Ediyor. Daha uzun mesafelere gidebilen elektrikli otomobiller geliştirmek ve yenilenebilir enerji ile daha fazla eve güç sağlayabilmek için çözüm, verimli ve son derece yetenekli enerji depolama sistemleri geliştirmektedir.

Georgia Institute of Technology’de malzeme araştırmacıları, yeni nesil şarj edilebilir pillerin kullanılmasına yardımcı olabilecek ve su elektrolizinden hidrojen üretiminin verimliliğini artıracak bir nanofiber yarattı.

Nature Communications’da 27 Şubat’ta yayınlanan ve National Science Foundation’ın sponsorluğunu yaptığı bir araştırmada, araştırmacılar, ultra hızlı oksijen çevrim reaksiyonlarında son derece etkili bir katalizör olarak kullanılabilen hidrojen bazlı enerji ve yeni metal hava pilleri elde edilmesi için çift perovskit nanofiberin gelişimini anlatıyorlar.

Georgia Teknik Malzeme Okulundan Profesör Meilin Liu “Gelecekte elektrikli araçlara güç verebilecekleri gibi metal hava pilleri, mevcut pillerden çok daha küçük bir alanda çok miktarda enerji depolayabiliyor”. “Sorun şu: Pillerin verimliliğini artırmak için düşük maliyetli bir katalizör bulunmuyor. Bu yeni katalizör bu süreci geliştirecektir” diyor.

Perovskit, araştırmacıların nanofiberleri oluşturmak için kullandıkları katalizörün kristal yapısını ifade eder.
Liu, “Benzersiz kristal yapısı ve bileşimi, uygulama için daha iyi etkinlik ve dayanıklılık sağlamak için hayati önem taşıyor” diyor.

Sentez işlemi sırasında, araştırmacılar, katalizörün öz nitelikli aktivitesini yaklaşık 4.7 kez iyileştirmek için kompozisyon ayarı (“co-doping”) adlı bir teknik kullandılar. Elektrospinning işlemi sırasında yapılan perovskite oksit elyafı çapı yaklaşık 20 nanometre idi. Bu Elektrospinli perovskite oksit nanofiberleri için bildirilen en ince çaptır.

Araştırmacılar, mevcut maddenin mevcut katalizörlere kıyasla yeni maddenin oksijen çevrim reaksiyonu kapasitesini belirgin şekilde arttırdığını buldular. Yeni nanofiberin katalitik aktivitesi, başlangıçtaki toz katalizöründen yaklaşık 72 kat daha fazla ve mevcut standartlara göre en gelişmiş katalizör olarak kabul edilen iridyum oksitten 2.5 kat daha fazla geliştirildi.

Araştırmacılar, katalitik aktivitedeki bu artışın kısmen nanofiber ile elde edilen daha büyük yüzey alanından kaynaklandığını söyledi. Perovskite yapısının bir nanofiber içine sentezlenmesi de oksijen çevrim reaksiyonları (OER) için bir katalizör olarak ne kadar etkili bir şekilde çalıştığını geliştiren özgün etkinliğini artırdı.

Araştırmacılar, “Bu çalışma sadece OER için yüksek verimli ve dayanıklı elektrokatalizör gelişimindeki ilerlemeyi temsil etmekle kalmıyor, aynı zamanda nano-yapıların içsel OER etkinliği üzerindeki etkisini de anlayabiliyor” dedi.

Yenilenebilir metal hava pillerinin geliştirilmesinde uygulanabilirliğin ötesinde, yeni katalizör yenilenebilir enerji sistemlerinin yaratılmasına yardımcı olabilecek daha verimli yakıt hücresi teknolojileri yaratmada bir sonraki adımı da temsil edebilir.

Liu, “Bu enerjiyi saklamak için piller hala çok pahalı” diyor. “Su elektrolizinin verimli olması için iyi bir katalizör gerekir, bu katalizör su ayrım veya metal hava pillerinde elektrokimyasal reaksiyonları hızlandırabilir.”

Kaynak : phys

Zımpara Kağıdı Akım Üreten Elektroda Dönüştü

Zımpara Kağıdı Akım Üreten Elektroda Dönüştü. Güney Kore’deki araştırmacılar, zımpara kağıdını sürtünmeden akım üreten bir elektroda dönüştürmek için bir yöntem geliştirdiler ve ortamdaki mekanik enerjiyle taşınabilir aygıtlara güç vermenin bir yolunu buldular.

Çevreden enerji toplayarak kablosuz olarak küçük cihazlara güç sağlamak, onları yeniden şarj etme ihtiyacını ortadan kaldırabilir. Bu, gömülü algılayıcılar için özellikle yararlıdır, bunlar çoğunlukla, güç kaynağının olmayan yerlerde rahatlıkla kullanılabilir.

Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsünde (KAIST) bulunan Daewon Kim ve meslektaşları sürtünmeden elektrik akımı üretebilen bir triboelektrik jeneratör üretmek için yeni bir yöntem geliştirdiler. Zımpara kağıdını alıp iki aşamalı bir işlemle işlemden geçirdiler. İlk aşamada yüzeyi bir katalizör ile kapladılar. İkinci aşamada, zımpara kağıdını bir alüminyum çözeltiye daldırdılar. Zımpara kağıdındaki katalizör, alüminyumun reaksiyona girmesine ve yapışmasına neden olur ve ince ve düzgün bir yüzey oluşturur. Elde edilen alüminyum elektrot, jeneratörde önemli bir bileşen oluşturmak için yaylar ile ayrılmış iki plastik plaka arasına sıkıştırılır.

jeneratördeki plakaları birlikte itmek, alüminyum elektrodu, silikon katmanının altındaki bir altın elektrota karşı iter. Plakaları bir araya getirirsek, alüminyum elektrottan elektronlar altın elektrota atlayabilir. Bu, cihazları şarj edebilen bir miktar elektrik akımı oluşturur.

Diğer araştırma grupları zaten triboelektrik jeneratörler üzerinde çalışmışlardır, ancak bu çalışma hem üretim sürecinde hem de üretilen enerjide bir ilerleme olduğunu göstermektedir. Georgia Institute of Technology, malzeme bilimlerinde uzman olan Zhong Lin Wang, ” Çalışma aha büyük triboelektrik jeneratörlerin imalatı için uygun maliyetli bir yol gösteriyor” dedi.

Kim’in tasarımına dayanan ve sadece birkaç santimetrekare alana sahip bir triboelektrik jeneratör, kablosuz sensör modüllerini sürekli olarak güçlendirebilir. Kim şimdi böyle cihazlar üretmeyi ve onları gerçek durumlarda test etmeyi düşünüyor.

Kaynak : chemistryworld

Solventsiz, Katalizörsüz Alkali Metal Hidrürleri Üretmek İçin Yeni Yöntem Bulundu

Solventsiz, Katalizörsüz Alkali Metal Hidrürleri Üretmek İçin Yeni Yöntem Bulundu. ABD Enerji Bakanlığı’nın Ames Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar, çözücüler veya katalizör kullanmadan alkali metal hidrürleri oluşturmak için bir yol buldu. Oda sıcaklığında mekanik bilyalı öğütme işlemini içeren işlem, indirgeyici ve kurutucu ajanlar, kompleks metal hidrürlerin sentezi için öncü maddeler, hidrojen depolama malzemeleri ve nükleer mühendislik gibi endüstriyel proseslerde yaygın olarak kullanılan bu alkali metalleri üretmek için düşük maliyetli bir yöntem sunmaktadır “dedi.

Ames Laboratuarından bilim adamı ve Iowa Devlet Üniversitesi Anson Marston Malzeme Bilimi Profesörü Vitalij Pecharsky, “Bu alkali metaller, lityum, sodyum, potasyum, rubidyum ve sezyum gibi nispeten kararlı, tuz benzeri hidrürler oluşturuyor. “Tipik olarak, onları eritmek için yüksek sıcaklıklara (örneğin, 700 ° C’ye) ihtiyaç duyarsınız, ancak o zaman bile, hidrür moleküllerinin oluşmasını önleyen bir hidrür kabuğu sıvı yüzeyinde oluşur; bunu engellemek içinde katalizör gerekir” diyor.

Ames Laboratuvarı’nda keşfedilen süreç, hidrojen gazı varlığında mekanik bilyalı öğütme kullanır ve oda sıcaklığında gerçekleştirilir. Bilyalı öğütme, alkali metal partiküllerini sürekli kırarak “temiz” yüzeyleri hidrojene maruz bırakır. Bu katı-gaz reaksiyonunu teşvik eder, bu nedenle metal hidrürleri bir katalizöre ihtiyaç duymadan kolayca oluşurlar.

Pecharsky, “Bilyalı öğütme ile ilgili bir problem, lityumun ve ilgili metallerin yumuşak ve kolay biçimleniyor olması, dolayısıyla onları öğüttüğünüzde yapışkan gibi davranıp kolay bir eğilim gösterirler. Ancak biz, işlemin başında, ilgili alkali metallere az miktarda lityum-hidrid (LiH) veya monohidrid ekleyerek, bu sorunu ortadan kaldırdığını bulduk” dedi.

Hidrojen gazının basıncını arttırmak hidrojenasyon sürecini hızlandırırken, araştırma, bu prosesin, yüksek kapasiteli endüstriyel öğütme işlemleri ile minimal modifikasyonlar ile çalışacağını buldu.

Araştıma “Solvent- and catalyst-free mechanochemical synthesis of alkali metal monohydrides” ismi ile, Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4, 12188 sayısında yayınlandı.

Kaynak : phys