Energia elektryczna i paliwo z metanu
Za pomocą zmodyfikowanego ogniwa paliwowego, można przekształcić metan, powszechnie dostępny i tani gaz, w metanol, alkohol stosowany w niektórych silnikach spalinowych jako paliwo. Podczas tego procesu jednocześnie wytwarzany jest prąd elektryczny, donosi "Angewandte Chemie International Edition".
Ze względu na powszechność metanu (gaz ten można pozyskiwać obok złóż naturalnych również w trakcie produkcji rolniczej, jako produkt uboczny hodowli) oraz jego niską ceną, od lat naukowcy próbowali opracować metodę przekształcania metanu w metanol, którym można napędzać silniki spalinowe.
Jak dotąd, wszystkie metody były mało opłacalne z ekonomicznego punktu widzenia oraz trudne do zastosowania na przemysłową skalę, ze względu na dość radykalne warunki reakcji (konieczna wysoka temperatura i wysokie ciśnienie), której efektem miało być dołączenie jednego atomu tlenu do cząsteczki metanu (CH4), by powstał metanol (CH3OH).
Naukowcy japońscy z Nagoya University oraz National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, których prace koordynował profesor Takashi Hibino wykorzystali ogniwo paliwowe, które w normalnych warunkach generuje prąd elektryczny, jako efekt chemicznej reakcji wodoru z tlenem. Pojawiające się w czasie tego procesu reaktywne rodniki tlenowe zdolne są do reakcji z metanem tworząc metanol.
Grupa prof. T. Hibino przekonstruowała typowe katalityczne ogniwo paliwowe tak, by jednocześnie obok wytwarzania elektryczności z wodoru i tlenu, przekształcało metan w metanol. Nowo opracowane ogniwo zawiera zmieniony katalizator (czyli związek chemiczny, który znacząco ułatwia zajście reakcji) w postaci fosforanu cyny, domieszkowanego indem.
Dzięki zastosowaniu nowego katalizatora, ogniwo paliwowe opracowane przez japońskich naukowców przekształca metan w metanol w temperaturze zaledwie 80 stopni Celsjusza, przy czym ciśnienie atmosferyczne panujące na poziomie morza w zupełności wystarcza do zajścia tej reakcji.
Jak zauważa prof. Takashi Hibino, nigdy wcześniej, w żadnym laboratorium na świecie nie udało się wytworzyć metanolu z metanu w tak łagodnych warunkach. Dodatkowym atutem nowej metody jest fakt, iż podczas reakcji nie tylko wytwarzane jest paliwo (metanol), ale również prąd elektryczny, co znacząco podnosi energooszczędność procesu.
Obecne prace zespołu badawczego prof. Hibino skupione są na poprawie wydajności procesu, by generowanie matanolu za pomocą ogniwa paliwowego stało się ekonomicznie opłacalne, również z punktu widzenia szeroko rozumianego przemysłu.