Una bocanada de plasma, cuando se combina con un catalizador de tamaño nanométrico, puede hacer que las reacciones químicas se desarrollen más rápido, más selectivamente, a temperaturas más bajas o con voltajes más bajos que sin plasma, y nadie sabe realmente por qué.
Utilizando modelado por computadora, Juliusz Kruszelnicki de la Universidad de Michigan investigó las interacciones entre plasmas y catalizadores metálicos incrustados en perlas de cerámica en un reactor de lecho lleno. Descubrió que juntos, los metales, las perlas y el gas crean plasma que intensifica los campos eléctricos y localmentecalienta el catalizador, que luego puede acelerar las reacciones.
Kruszelnicki hablará sobre este trabajo en la 71ª Conferencia Anual de Electrónica Gaseosa de la American Physical Society y en la 60ª reunión anual de la División de Física de Plasma de la APS, que tendrá lugar la próxima semana, del 5 al 9 de noviembre en el Centro de Convenciones de Oregon en Portland.
Estos reactores de plasma tienen un enorme potencial para hacer que los procesos químicos valiosos sean más eficientes y rentables, como eliminar la contaminación del aire, convertir el dióxido de carbono en combustibles y producir amoníaco para fertilizar, a través de la "conversión química de plasma".
"La combinación de sistemas termocatalíticos y plasmas permite nuevas vías para producir productos químicos que de otro modo no podría lograr, o tal vez con mayor eficiencia", dijo Kruszelnicki.
Kruszelnicki modeló las interacciones de plasma y catalizadores utilizando códigos multifísicos avanzados desarrollados en el laboratorio de Mark J. Kushner en la Universidad de Michigan. Estos incluyen módulos para fenómenos como electromagnética, química de superficie, dinámica de fluidos y cinética química.reactor de lecho compacto, que es un tubo lleno de perlas de cerámica, con una corriente eléctrica que pasa a través de electrodos concéntricos. Cuando los gases se mueven a través del reactor, los catalizadores hacen que reaccionen de maneras específicas, como la combinación de nitrógeno e hidrógeno para generar amoníaco.
Kruszelnicki descubrió que cuando las perlas se incrustan con partículas de catalizador metálico y luego se electrifican, tiene lugar la emisión de electrones en el campo, lo que permite mayores densidades de plasma. El plasma calienta el catalizador, lo que puede hacer que la reacción química se desarrolle más rápida y eficientemente, potencialmente reduciendo la potencia aplicada necesaria para la reacción.
"A través de este proceso de localización del campo eléctrico, se pueden emitir electrones desde la superficie de las partículas metálicas y comenzar un plasma, donde de otro modo no ocurriría", dijo Kruszelnicki.
Al simular la química del plasma a baja temperatura, Kruszelnicki y otros miembros del laboratorio Kushner están descubriendo nuevas formas en que el plasma y los catalizadores trabajan juntos para hacer que la conversión química del plasma sea más eficiente que la conversión química tradicional. Actualmente están trabajando con la Industria de la Fundación Nacional de Ciencias-Programa de Centros de Investigación Cooperativa de la Universidad para colaborar con las empresas para traducir esta investigación para su uso en la industria. También esperan que estos procesos más eficientes sean compatibles con aplicaciones fuera de la red, como la fabricación de fertilizantes para agricultores de subsistencia utilizando energía solar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Estadounidense de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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