Programmable heating and quenching for efficient thermochemical synthesis

催化作用 选择性 猝灭(荧光) 化学 材料科学 热力学 化学工程 有机化学 荧光 物理 量子力学 工程类
作者
Qi Dong,Yonggang Yao,Sichao Cheng,Konstantinos Alexopoulos,Jinlong Gao,Sanjana Srinivas,Yifan Wang,Yong Pei,Chaolun Zheng,Alexandra H. Brozena,Hao Zhao,Xizheng Wang,Hilal Ezgi Toraman,Bao Yang,Ioannis G. Kevrekidis,Yiguang Ju,Dionisios G. Vlachos,Dongxia Liu,Liangbing Hu
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:605 (7910): 470-476 被引量:87
标识
DOI:10.1038/s41586-022-04568-6
摘要

Conventional thermochemical syntheses by continuous heating under near-equilibrium conditions face critical challenges in improving the synthesis rate, selectivity, catalyst stability and energy efficiency, owing to the lack of temporal control over the reaction temperature and time, and thus the reaction pathways1–3. As an alternative, we present a non-equilibrium, continuous synthesis technique that uses pulsed heating and quenching (for example, 0.02 s on, 1.08 s off) using a programmable electric current to rapidly switch the reaction between high (for example, up to 2,400 K) and low temperatures. The rapid quenching ensures high selectivity and good catalyst stability, as well as lowers the average temperature to reduce the energy cost. Using CH4 pyrolysis as a model reaction, our programmable heating and quenching technique leads to high selectivity to value-added C2 products (>75% versus <35% by the conventional non-catalytic method and versus <60% by most conventional methods using optimized catalysts). Our technique can be extended to a range of thermochemical reactions, such as NH3 synthesis, for which we achieve a stable and high synthesis rate of about 6,000 μmol gFe−1 h−1 at ambient pressure for >100 h using a non-optimized catalyst. This study establishes a new model towards highly efficient non-equilibrium thermochemical synthesis. By using a programmable electric current to allow rapid pulsed heating and quenching, a non-equilibrium, continuous synthesis technique shows improved performance in thermochemical reactions, as well as lower energy costs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
传奇3应助微微一笑采纳,获得10
1秒前
少年愁发布了新的文献求助10
1秒前
大卫在分享应助fagfagsf采纳,获得10
2秒前
感性的安露完成签到,获得积分10
3秒前
番番茄完成签到,获得积分10
3秒前
SMLW发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
zcl关闭了zcl文献求助
4秒前
quhayley应助科研进化中采纳,获得10
5秒前
5秒前
浑续发布了新的文献求助10
5秒前
Sarah完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
兴奋的小虾米完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
无花果应助Puokn采纳,获得10
8秒前
可靠画笔完成签到,获得积分20
8秒前
8秒前
鸡腿战神发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
小明完成签到,获得积分20
10秒前
10秒前
科研通AI2S应助summertrain采纳,获得10
11秒前
lii发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
estk完成签到,获得积分10
11秒前
huiiiii完成签到,获得积分10
11秒前
爱学习发布了新的文献求助10
12秒前
英俊的铭应助佳丽采纳,获得10
12秒前
nZk发布了新的文献求助10
12秒前
来自三百完成签到,获得积分10
12秒前
wbYuan发布了新的文献求助10
12秒前
无名花生发布了新的文献求助10
13秒前
ksoeeis发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
幽默尔蓉发布了新的文献求助10
15秒前
少年愁完成签到,获得积分10
15秒前
材料诚完成签到,获得积分10
17秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3149112
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2800154
关于积分的说明 7838819
捐赠科研通 2457690
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1307972
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628363
版权声明 601706