g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Kimyada büyük bir sıçrama: katalitik hız sınırını aşmak, limiti 10.000 kez aşmak!

Bilim adamları kataliz hızının sınırını aştı.M Minnesota Üniversitesi ve Massachusetts Amherst Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, kimyasal reaksiyonları mevcut reaksiyon hızı sınırından 10.000 kat daha hızlı yapabilen yeni bir teknoloji keşfetti. Bu keşifler, gübre, gıda, yakıt ve plastik gibi binlerce kimyasal işlemin geliştirilmesini hızlandırabilir ve maliyetleri düşürebilir. Araştırma, American Chemical Society'nin yetkili "ACS Catalysis" dergisinde yayınlandı. Kimyasal reaksiyonlarda bilim adamları, reaksiyonu hızlandırmak için sözde katalizörler kullanırlar.

Katalizörün (metal gibi) yüzeyinde meydana gelen reaksiyon hızlanacaktır, ancak hız ancak Sabatier prensibinin izin verdiği limite ulaşabilir. Çoğunlukla "altın ilke" katalizi olarak anılan en iyi katalizörler, bir kimyasal reaksiyonun iki bölümünü mükemmel şekilde dengelemek için tasarlanmıştır. Reaksiyon molekülü metal yüzeye tutturulmalıdır, reaksiyon ne güçlü ne de zayıftır, "tam anlamıyla doğrudur". Bu ilkenin nicel olarak oluşturulmasından bu yana, Sabatier maksimumu, katalitik hızın sınırı olmuştur. ABD Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilen Katalitik Enerji İnovasyonu Merkezi'ndeki araştırmacılar, katalizöre dalgalar uygulayarak, böylece hız sınırını aşarak salınımlı bir katalizör oluşturmanın mümkün olduğunu buldular.

Dalganın bir tepesi ve bir tabanı vardır ve uygulandığında, kimyasal reaksiyonun iki parçasının farklı hızlarda bağımsız olarak gerçekleşmesine izin verir. Katalizörün yüzeyine uygulanan dalga, kimyasal reaksiyonun doğal frekansı ile eşleştiğinde, reaksiyon hızı "rezonans" adı verilen bir mekanizma ile keskin bir şekilde yükselir. Minnesota Üniversitesi'nde kimya mühendisliği ve malzeme bilimi profesörü ve çalışmanın yazarlarından biri olan Paul Dauenhauer şunları söyledi: "Katalizörlerin zaman içinde değişmesi gerektiğini erken fark ettik ve bunu bulduk , Kilohertz'den megahertz'e frekans, katalizörü önemli ölçüde hızlandıracaktır.

Katalitik hız sınırı veya Sabatier maksimum, yalnızca birkaç metal katalizör için geçerlidir. Daha zayıf veya daha güçlü bağlara sahip diğer metaller daha yavaş tepki verir. Bu nedenle, katalizör reaksiyon hızının metal tipine göre grafiğine, en iyi statik katalizörün volkanik tepenin ortasında bulunduğu "volkan grafiği" denir. Katalizör Enerji İnovasyonu Merkezi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Alex Ardagh şunları söyledi: En iyi katalizör, her iki tarafta da güçlü ve zayıf bağlanma koşulları arasında hızlı geçiş gerektirir.

Bağ kuvveti yeterince hızlı çevrilirse, güçlü bağ ile zayıf bağ arasında atlayan katalizör aslında katalitik hız sınırını aşacaktır. Kimyasal reaksiyonları hızlandırma yeteneği, gübre, gıda, yakıt ve plastik gibi binlerce kimyasal ve malzeme teknolojisinin gelişimini doğrudan etkiler. Geçtiğimiz yüzyılda, bu ürünler, desteklenen metaller gibi statik katalizörleri kullanmak üzere optimize edildi. Reaksiyon hızının arttırılması, bu malzemeleri üretmek için gereken ekipman sayısını büyük ölçüde azaltabilir ve birçok günlük malzemenin toplam maliyetini azaltabilir. Katalizör performansındaki önemli gelişme, dağıtılmış ve kırsal kimyasal işlemlerin sistem ölçeğini de azaltabilir.

Büyük ölçekli geleneksel katalizör sistemlerinin maliyet tasarrufu nedeniyle, çoğu malzeme yalnızca petrol rafinerileri gibi devasa merkezi konumlarda üretilir. Daha hızlı dinamik sistemler daha küçük süreçler olabilir ve çiftlikler, etanol fabrikaları veya askeri tesisler gibi kırsal alanlara yerleştirilebilir. Enerji İnovasyonu ve Kataliz Merkezi direktörü Profesör Dionisios Vlachos şunları söyledi: Bu, neredeyse tüm temel kimyasalları, malzemeleri ve yakıtları üretme şeklimizi tamamen değiştirebilir. Geleneksel katalizörlerden dinamik katalizörlere geçiş, doğru akımdan alternatif akıma geçiş kadar büyük olacaktır.