Исследователи из Университета Тохоку сделали шаг к поиску устойчивого решения, которое могло бы помочь нам меньше зависеть от ископаемого топлива. Их исследования показывают, что при использовании цинк-одноатомного катализатора в электрохимической реакции, известной как реакция восстановления фурфурола (FRR), можно селективно производить предшественник авиационного топлива.
Их выводы, [опубликованные](https://xlink.rsc.org/?DOI=D5EY00113G) в журнале EES Catalysis, описывают эффективный метод, использующий возобновляемую биомассу для создания экологически чистого топлива.
Реакция FRR позволяет получить гидрофуроин, который является предметом интереса в недавних исследованиях из-за своей универсальности и способности формировать ключевые компоненты авиационного топлива. Однако, хотя его использование может быть простым, производство — нет.
«Вам нужны правильные условия для производства гидрофуроина», — отмечает профессор Хао Ли (Advanced Institute for Materials Research, WPI-AIMR). «Эффективный катализатор, а также правильный уровень pH, концентрация ионов и рабочий потенциал имеют решающее значение. Кроме того, существует множество возможных реакций, которые вызывают экологические проблемы и проблемы безопасности».
Поскольку основная цель — преобразование доступной биомассы для производства топлива, безвредного для окружающей среды, вредные побочные продукты сводят на нет весь смысл. Осознавая необходимость более экологичного процесса реакции, исследователи из WPI-AIMR Университета Тохоку изучили, как они могут воплотить это в жизнь.
FRR была выбрана, поскольку она может работать на [возобновляемой энергии](https://phys.org/tags/renewable+energy/) (в отличие от [ископаемого топлива](https://phys.org/tags/fossil+fuels/)) и воде (в отличие от газообразного водорода). После тщательных теоретических термодинамических расчётов и анализа микрокинетического моделирования они определили, что одноатомный [активный центр](https://phys.org/tags/active+site/) на цинке будет идеальным — это позволит селективно гидрировать фурфурол без других нежелательных реакций.
Они проверили это в лаборатории, обнаружив, что катализатор, изготовленный путём нанесения фталоцианина цинка на очищенные многослойные углеродные нанотрубки, оказался высокоэффективным (фарadaic эффективность HF более 95%). Эта эффективность сохранялась в широком диапазоне потенциалов. Ключевыми моментами для достижения такого успеха стали тщательный подбор концентраций фурфурола и электролита.
«Наши результаты открывают захватывающие возможности для борьбы с [изменением климата](https://phys.org/tags/climate+change/)», — говорит Ли.
Предоставлено [Университетом Тохоку](https://phys.org/partners/tohoku-university/)