写的AZoM2020年4月30日
宾夕法尼亚州立大学EMS能源研究所(Penn State EMS Energy Institute)的研究人员与匹兹堡一家初创公司建立了一种多学科合作关系，这可能是减少全球温室气体排放的答案，同时也为扰乱化学和材料行业铺平了道路。
教授自2015年以来,兰迪·范德细胞膜能源和矿产工程和材料科学与工程和附属EMS能源研究所已经与H追求先锋越来越多的合作项目,利用公司的等离子体技术使潜在的欧洲杯足球竞彩新,n欧洲杯线上买球on-emissive煤和天然气的使用。
宾夕法尼亚州立大学材料表征实验室的独特能力为H Quest等离子体生产材料的特性提供了宝贵的见解，对建立适合商业化的产品至关重要。”欧洲杯足球竞彩
George Skoptsov, H Quest首席执行官
这次合作产生了五个研究项目，旨在在21世纪将煤炭和天然气改造为清洁、经济有效的燃料和高性能材料。欧洲杯足球竞彩
减少温室气体排放
虽然地球的气候在历史上一直在变化，但目前的科学共识是，目前的全球变暖趋势很可能是人类活动的结果，即由于化石燃料燃烧而排放的温室气体。
改用更清洁的燃料被认为是减少这些排放的一个关键组成部分。特别是氢，它是一种很有前途的能量载体，因为燃烧它只产生水而不是二氧化碳。但氢的纯分子形式是非常罕见的。然而，它以水和天然气的主要成分甲烷的形式存在，其中含氢量为11%，含氢量为25%。事实上，根据美国能源部(U.S. Department of Energy)的数据，目前美国95%的燃料氢都是从天然气中提取的。
最广泛使用的制氢工业过程——蒸汽-甲烷重整——是用蒸汽加热天然气中的甲烷，产生一氧化碳和氢气。不幸的是，这一过程有很大的温室气体排放足迹和消耗大量的水。
甲烷热分解将天然气加热到华氏2000度以上，从而使碳氢化合物分子裂解，将氢气作为气体提取出来，留下固体碳。在这个过程中引入催化剂可以降低所需的温度，但引入了从催化剂表面分离固体碳的问题。总的来说，由于与加热相关的限制，这一过程仍然是一个昂贵的、能源密集的和温室气体排放的过程。
H Quest的微波等离子体技术以一种新颖的方式催化反应，允许非常快速的——1000华氏度每秒——加热气体，这是不可能的传统加热技术，如锅炉，熔炉，热交换器，或感应加热器。
由于可再生电力可以为微波提供动力，而甲烷分解不需要氧气，因此利用微波等离子体技术从天然气中提取氢气可以完全避免温室气体排放。此外，微波等离子体技术使化学转化工厂的模块化、小规模、低资本部署成为可能，使化学工业更加高效、灵活和具有竞争力。
在最近由美国能源部赞助的基础和应用化石能源研究大学联盟项目中，Vander Wal希望对H Quest反应堆的工艺条件如何定义碳产品参数有更深入的了解。
这项工作的关键是材料的功能特性实验室,拥有各种各样的表征技术领域的显微镜、能谱、表面分析和热物理技术,这将有助于解释为什么不同的材料显示不同的属性和行为。欧洲杯足球竞彩
该项目名为“微波驱动、等离子体辅助甲烷转化为氢和石墨烯的优化”，旨在确定产氢的反应器设计和工艺条件，以调整碳产品特性，并评估甲烷转化率、产品产量和选择性。
目标是发展碳产品的形式、特性和工艺参数之间的关系。这种关系将使特定碳形式的选择性生产和调整其物理化学性质的能力。研究人员希望这将导致下一代氢技术，可以利用滞留的国内能源资源，如滞留的天然气储备，同时也多样化的氢原料。
如果成功，它还可以降低大规模氢能源产品的成本;创造市场需求、技术和基础设施，促进氢能源的部署;并利用国内天然气制造能源和合成碳产品。
“天然气的微波处理代表了化石燃料的脱碳，同时为氢经济铺平了道路，”Vander Wal说。
它还将为生产更清洁、成本更低的碳产品开辟一条道路。例如，石墨烯是一种比钢更坚固、比铜更导电的材料。
Vander Wal说:“石墨烯作为混凝土的添加剂，可以提高强度和耐久性，有助于基础设施的改善，同时还能隔离大规模的碳/石墨烯生产。”
宾夕法尼亚州立EMS能源研究所的研究人员还通过国家科学基金会小企业技术转移计划奖与H Quest合作，测试该公司在这些角色中的材料。欧洲杯线上买球通过美国能源部国家能源技术实验室的一项奖励，他们还在研究微波等离子体将煤转化为碳产品的应用。
从活性炭到3d打印塑料，再到用于钢铁和铝冶炼的工业碳电极，等离子体衍生产品的广度是巨大的，其可能性是不可估量的，Skoptsov说。
“煤炭是现代工业有机化学的基础，”他补充说。从阿司匹林到尼龙，很多合成产品都是从煤中生产出来的，直到上世纪50年代廉价石油时代，煤才成为发电的代名词。这项研究将揭示化石资源作为高性能材料来源的真正价值，而且将以一种前所未有的更可持续和更具成本效益的方式实现这一目标。”欧洲杯足球竞彩
来源:https://www.psu.edu/