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UIC开发“瑞士军刀”催化剂 提升天然气燃烧清洁度

盖世汽车 Elisha 2021-01-15 16:00:00
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盖世汽车讯 据外媒报道,伊利诺伊大学芝加哥分校(University of Illinois Chicago,简称UIC)的机械与工业工程系教授Rze Shahbazian-Yassar及其同事开发了一种领先的“瑞士军刀”(Swiss Army knife)催化剂。该催化剂由10种不同的元素和氧组成,其中每种元素都具有降低甲烷加氧燃烧温度的能力,可以将甲烷的燃烧温度降低约一半,从1400开氏度降至600-700开氏度(1摄氏度=274.15开氏度)。

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(图片来源:phys.org)

在之前的研究中,Shahbazian-Yassar及同事利用独特的冲击波技术,制造多元素纳米颗粒催化剂,这种催化剂被称为高熵合金。而在此之前,材料科学家未曾详细探讨过使用三种以上的元素制造纳米粒子,因为不同元素的原子之间倾向于相互分离,从而失去效力。

Shahbazian-Yassar的团队利用UIC的实时高温电子显微镜系统进行观测,在高达1073开氏度下,由10种金属氧化物组成的高熵纳米颗粒,能够保持高度稳定状态。并且,在每个纳米颗粒中,各种元素均匀分布,形成稳定的单一固态晶体结构。

此类金属氧化物合金中含有不同的过渡金属混合物,即稀土元素、贵金属加上氧。研究人员Zhennan Huang表示:“各种元素的原子半径、晶体结构、氧化电位和电子性质都不同,要在固相材料中使其达到良好混合状态,几乎是不可能的。然而,我们能够证明其可行性。”

Shahbazian-Yassar表示:“我们开发了多种多元素合金,其中均含有由10种元素组成的颗粒,不仅能够有效降低甲烷气体的燃烧点,并可在相关温度下保持稳定性。”

研究人员认为,这种催化剂可用于为涡轮机提供动力,或用于压缩天然气汽车。

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