- KIST разрабатывает технологию производства перекиси водорода на солнечной энергии
Изображение на обложке последнего номера международного научного журнала «Energy & Environmental Science», где опубликованы результаты данного исследования [Предоставлено KIST]
[Herald Business = корреспондент Ку Бон Хёк] Перекись водорода является основным веществом, используемым в процессах производства полупроводников, и широко используется для дезинфекции, окисления и производства целлюлозы. Ожидается, что мировой рынок перекиси водорода превысит 7 трлн. южнокор. вон в 2024 году.
Однако есть опасения, что стабильные поставки перекиси водорода будут затруднены из-за карантинных мер, связанных с COVID-19, и резкого роста спроса на производство полупроводников. Кроме того, текущий метод получения перекиси водорода представляет собой термохимический процесс (также известный как антрахиноновый процесс), в котором используется палладий - дорогой редкий металл - в качестве катализатора при высоких температурах и давлениях. Этот процесс не только потребляет много энергии, но и вызывает различные проблемы, такие как риск взрыва и выбросы парниковых газов.
Несмотря на то, что предпринимается много усилий для производства перекиси водорода с низким потреблением энергии и низким уровнем выбросов углерода, трудно перейти порог коммерциализации из-за очень низкой производительности и эффективности. Поэтому до сих пор остается актуальной темой разработка экологически чистых технологий, способных решить проблемы существующих термохимических процессов.
Корейский институт науки и технологий (KIST) сообщил, что исследовательская команда под руководством Бён Джи Хе и Ли Донг Ки разработала новую технологию, которая может производить перекись водорода в беспрецедентной концентрации, заменяя энергию высокой температуры и высокого давления, необходимую для производства перекиси водорода, солнечным светом. Эта технология является примером того, что основные химические материалы могут производиться без выбросов углерода путем замены термохимических процессов фотокаталитическими процессами.
Исследователи KIST разработали фотокаталитический реакционный раствор в виде органического раствора, обратив внимание на то, что в существующем термохимическом процессе получения перекиси водорода органические молекулы антрахинона многократно окисляются и восстанавливаются, генерируя перекиси водорода. В результате было подтверждено, что способность фотокатализатора к восстановлению кислорода в органическом реакционном растворе улучшилось, что привело к значительному увеличению производства пероксида водорода. Кроме того, исследователи впервые установили, что органический реакционный раствор сам по себе поглощает свет и производит перекись водорода в результате фотохимических реакций.
Принципиальная схема технологии производства перекиси водорода на солнечном свете [Предоставлено KIST]
Контролируя работу фотокаталитических материалов и реакционных растворов солнечным светом, исследователи добились производства перекиси водорода с концентрацией 53 000 частей на миллион (т.е. 53 000 ppm или 5,3%) в единицу времени и на один грамм фотокатализатора. Это достижение, превышающее по крайней мере 10000 частей на миллион или 1% - что является стандартом для промышленности по производству перекиси водорода - более чем в пять раз. Это прорыв в производительности, учитывая, что существующие фотокаталитические методы производят перекись водорода только на уровне от десятков до сотен частей на миллион. Более того, новая технология достигла 1,1-процентной эффективности солнечно-химического преобразования за счет синергетического эффекта двух фотореакций – фотокатализаторской и фотохимической – побив предыдущий мировой рекорд в 0,61 процента.
«Данное исследование показывает, что низкоуглеродная и экологически чистая технология с использованием солнечной энергии способна производить ключевые промышленные виды топлива с высокой концентрацией и чистотой. Мы собираемся коммерциализировать ее в будущем» - сказали ученые.
Результаты исследования опубликованы в последнем номере международного научного журнала Energy & Environmental Science.
nbgkoo@heraldcorp.com
Comments