新しい触媒は臭いガス副産物を金のなる木に変えることができる

Oct 10, 2023

ライス大学2022年12月3日

もう 1 つの利点は、ワンステップ プロセスで使用されるエネルギー源が光だけであることです。

ライス大学のエンジニアと科学者は、石油化学精製所が悪臭を放つ副産物を現金に変える便利な方法を開発した。

硫化水素ガスは卵が腐ったような独特の臭いがします。 このガスは、下水道、倉庫、埋め立て地から発生することが多いですが、製油所、石油化学プラント、その他の産業にとっては特に問題です。 これらの場所では、石油、天然ガス、石炭、その他の製品から硫黄を除去するプロセスの副産物として、年間数千トンの有害ガスが生成されます。

ライスのエンジニア、物理学者、化学者のナオミ・ハラス氏らは、最近ACS Energy Letters誌に発表された研究で、金ナノ粒子を使用して硫化水素を硫黄と高需要の水素ガスにワンステップで変換するプロセスについて説明している。 。 さらに良いことに、ワンステッププロセスではエネルギー源として光だけが必要です。 この研究の共著者には、シジジ・プラズモニクスのホセイン・ロバチャジ氏、プリンストン大学のエミリー・カーター氏、ライス大学のピーター・ノードランダー氏が含まれる。

ライス大学で開発された金光触媒によって可能となった、光を利用した硫化水素ガスのワンステップ浄化プロセスの図。 クレジット: Halas Group/ライス大学

「硫化水素の排出は産業界に高額の罰金を課す可能性があるが、その修復にも非常に費用がかかる」と、ナノフォトニクスのパイオニアであり、その研究室が商業的に実行可能な光活性化ナノ触媒の開発に何年も費やしてきたハラス氏は述べた。 「『ゲームチェンジャー』という言葉は使い古されていますが、この場合はそれが当てはまります。 プラズモニック光触媒の導入は従来の修復よりもはるかに安価であるはずであり、高価な負担をますます価値のある商品に変える可能性が追加されています。」

ライス大学のナオミ・ハラスは、エンジニア、化学者、物理学者であり、光活性化ナノ材料の分野の先駆者です。 クレジット: Jeff Fitlow/ライス大学

Each molecule of hydrogen sulfide gas (H2S) contains two hydrogen atoms and one sulfur atomAn atom is the smallest component of an element. It is made up of protons and neutrons within the nucleus, and electrons circling the nucleus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">原子。 水素経済の主要商品であるクリーン燃焼水素ガス (H2) の各分子には 2 つの水素原子が含まれています。 ハラス氏のチームは新しい研究で、二酸化ケイ素粉末の粒子の表面に金の小さな島を散布した。 それぞれの島は、特定の波長の可視光と強く相互作用する、サイズが 100 億分の 1 メートルの金ナノ粒子でした。 これらのプラズモニック反応は、触媒作用を引き起こすことができる短命の高エネルギー電子である「ホットキャリア」を生成します。

In the study, Halas and co-authors used a laboratory setup and showed a bank of LED lights could produce hot carrier photocatalysis and efficiently convert H2S directly into H2 gas and sulfur. That’s a stark contrast to the established catalytic technology refineries use to break down hydrogen sulfide. Known as the Claus process, it produces sulfur but no hydrogen, which it instead converts into water. The Claus process also requires multiple steps, including some that require combustion chambers heated to about 1,500 degrees FahrenheitThe Fahrenheit scale is a temperature scale, named after the German physicist Daniel Gabriel Fahrenheit and based on one he proposed in 1724. In the Fahrenheit temperature scale, the freezing point of water freezes is 32 °F and water boils at 212 °F, a 180 °F separation, as defined at sea level and standard atmospheric pressure. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">華氏。

プラズモニック硫化水素修復技術は、ハラス氏とノードランダー氏が共同創設者に名を連ねる、ヒューストンに本拠を置き、従業員数60人以上の新興企業であるSyzygy Plasmonics社からライセンス供与されている。