معلومة

هل بخار الماء نتاج أكسدة الوقود الأحفوري؟

هل بخار الماء نتاج أكسدة الوقود الأحفوري؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في الكتب المدرسية ، بينما يُقال إن بخار الماء وثاني أكسيد الكربون هما غازات الدفيئة الأكثر وفرة في الغلاف الجوي ، عندما يتم تقديم جدول يوضح أعلى غازات الدفيئة المنبعثة من البشر ، يتم حذف بخار الماء (ثاني أكسيد الكربون والميثان هما الأعلى اثنين).

ومع ذلك ، عندما يتأكسد الميثان لتحرير الطاقة من الوقود الأحفوري ، فإن المنتجات هي ثاني أكسيد الكربون و الماء (أي بخار الماء) ، إذن ، أليس البشر مسؤولين عن تركيز بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي؟ لماذا يُحذف بخار الماء بشكل عام من الجداول؟


على الرغم من أن بخار الماء يساهم في ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي ، فإن التغيرات في بخار الماء في الغلاف الجوي تميل إلى اتباع التغييرات في درجة الحرارة بدلاً من إحداثها. أيضًا ، في شكل غيوم ، يمكن أن يكون للماء الجوي تأثير تبريد على درجة حرارة الأرض.

توضح السحب لماذا لا يُنظر إلى بخار الماء ، على عكس ثاني أكسيد الكربون والميثان ، على أنه محرك للتغييرات الأخيرة في درجة حرارة الأرض ، بل هو تابع أكثر. على عكس هذين الغازين الآخرين ، إذا واصلت محاولة وضع غاز بخار الماء في الغلاف الجوي ، فسوف يتحول إلى ماء سائل في مرحلة ما ، تاركًا فقط مستوى ثابتًا من الماء على شكل غاز. هذا ما يحدث عندما تتشكل السحابة ؛ ما تراه وما يمكن أن يحميك من أشعة الشمس هو مجموعة من قطرات الماء أو بلورات الثلج. يتم أيضًا وضع كميات كبيرة من بخار الماء بانتظام في الغلاف الجوي عن طريق تبخر الماء من سطح الأرض ، مما يقلل من مساهمة التنفس البشري. في نهاية المطاف ، يتشبع الغلاف الجوي محليًا ببخار الماء ويعود إلى الأرض كمطر أو ثلج في الدورة الهيدرولوجية.

من حيث المبدأ ، يمكن أن يتكثف الميثان وثاني أكسيد الكربون بالمثل خارج الطور الغازي ، ولكن ليس عند درجات الحرارة التي تحدث في غلافنا الجوي. تحتاج إلى الذهاب بعيدًا إلى المناطق الباردة من النظام الشمسي للعثور على بحيرات الميثان التي تحدث بشكل طبيعي أو ثاني أكسيد الكربون الصلب. لا يوجد ما يعادل المطر لإزالة الفائض من تلك الغازات من غلافنا الجوي. يمكن لثاني أكسيد الكربون أن يذوب في الماء ليخرج من الغلاف الجوي ، ولكن على حساب تحميض الماء. يعد تحمض المحيط نتيجة خطيرة أخرى لإضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي.

تزداد كمية البخار التي يمكنك إضافتها قبل التحويل إلى ماء سائل مع زيادة درجة الحرارة. لذا ، مع زيادة درجة حرارة الأرض ، يمكن أن يزداد معدل تبخر الماء في الغلاف الجوي ، ومع زيادة درجات حرارة الغلاف الجوي ، تزداد أيضًا كمية بخار الماء التي يمكن أن يحملها الغلاف الجوي. لذلك ، من حيث المبدأ ، قد يعمل بخار الماء على تضخيم الاحتباس الحراري من الغازات الأخرى ، على الرغم من أن انتقاله إلى سائل أو جليد في الغلاف الجوي قد يميل إلى إبطال ذلك. هذه قضية رئيسية يتم التحقيق فيها في محاولات لفهم تفاعل العوامل التي تحدد درجة حرارة الأرض.

التركيز على ثاني أكسيد الكربون له جانب عملي مهم. إذا كنت تتحكم في الإطلاق الزائد لثاني أكسيد الكربون بسبب احتراق الوقود ، فإنك بالضرورة تتحكم في الإطلاق الزائد المصاحب لبخار الماء.

باختصار ، ينتهي تأثير النشاط البشري بشكل مباشر أقل بكثير على التغيرات في بخار الماء في الغلاف الجوي من تأثيره على التغيرات في ثاني أكسيد الكربون أو الميثان. هذا هو السبب في أن الغازين الأخيرين يحظيان بحق بمزيد من الاهتمام كغازات دفيئة يمكن التحكم فيها.

كما تناقش الجمعية الكيميائية الأمريكية هذه المسألة.


الجواب من أعداء ACS ليس له معنى. إنهم يناقضون أنفسهم من أجل دعم الخط الرئيسي للحزب بأن ثاني أكسيد الكربون هو المشكلة. يعتبر بخار الماء من الغازات الدفيئة الأكثر فاعلية بكثير من ثاني أكسيد الكربون ، وتعترف ACS بأنه يشكل 60٪ من تأثير الاحتباس الحراري على الأرض بالكامل. وفقًا للتفاعل الكيميائي لاحتراق غازات الدفيئة ، يتم إنشاء ضعف كمية بخار الماء مثل ثاني أكسيد الكربون. وبالتالي ، إذا كان هناك تأثير كبير للاحتباس الحراري على الإطلاق ، فيجب أن يكون بسبب بخار الماء. البيانات لا تدعمها على الإطلاق ، لذا فقد تم استبعادها من جميع مناقشات وكالة حماية البيئة (EPA) والهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) وغيرها من المناقشات السياسية لعلوم المناخ.

الخلاف الرئيسي لـ ACS غير صالح. أولاً ، يتبع ارتفاع ثاني أكسيد الكربون أيضًا درجة الحرارة ، كما يشيرون إلى حالة بخار الماء. هذا منفصل عن المصادر البشرية المنشأ للغازات! والسبب هو أن قابلية ذوبان ثاني أكسيد الكربون في المحيط تتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة ، وبالتالي يطلق المحيط ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من الاحترار. الادعاء الآخر هو تكهنات صافية بأن بخار الماء يشبع الهواء ويشكل السحب. لا يقدمون أي دليل على زيادة السحب بسبب الاحتراق ، والذي من شأنه بالفعل تبريد درجة حرارة السطح عن طريق منع ضوء الشمس ، المصدر الرئيسي لتسخين الأرض.


تفسير تكوين الماء من احتراق الوقود الهيدروكربوني في تحليلات دورة الحياة

يعتبر إنتاج واستخدام الوقود الهيدروكربوني عمليات كثيفة المياه بسبب الكميات الكبيرة من المياه المستخدمة في تطوير المصادر ومعالجة الوقود. في الوقت نفسه ، تتشكل كمية كبيرة من الماء أثناء الاحتراق. ومع ذلك ، لا يتم حاليًا حصاد هذه المياه على نطاق واسع في موقع الإنتاج. بدلاً من ذلك ، يتم إضافته إلى الدورة الهيدرولوجية ، غالبًا في موقع مختلف عن موقع إنتاج الوقود. تحدد هذه الدراسة كمية المياه المتكونة من احتراق هذه الأنواع من الوقود وتحلل مقادير التكوين في سياق المصادر والأحواض الهيدرولوجية الأخرى من أجل تسهيل التقييمات المستقبلية لتكنولوجيا حصاد المياه و / أو تأثيرات الاحتراق في الغلاف الجوي. يتم تقديم التكوين المائي السنوي من الاحتراق المتكافئ للوقود الهيدروكربوني ، بما في ذلك الغاز الطبيعي والمنتجات المشتقة من النفط والغاز الطبيعي والفحم ، في الولايات المتحدة وفي جميع أنحاء العالم ومقارنتها بكميات المياه المحتجزة والمتبخرة والمخزنة في الغلاف الجوي . يتم تحديد عوامل إنتاج المياه من حيث كتلة وطاقة الوقود المستهلك ، WPFm و WPFe ، على التوالي ، لمقارنة أنواع الوقود وإدماجها في تحليلات دورة الحياة المستقبلية (LCAs). تظهر النتائج أن تكوين المياه من الاحتراق قد زاد في جميع أنحاء العالم من 2005 إلى 2015 ، مع أكبر زيادة ناتجة عن النمو في احتراق الغاز الطبيعي. إن تكوين الماء الناتج عن احتراق الوقود الهيدروكربوني يساوي أو يزيد عن المياه المحتجزة من الدورة الهيدرولوجية من خلال حقن الآبار العميقة في الولايات المتحدة سنويًا. بشكل عام ، يعتبر تكوين المياه مهمًا بما يكفي لتبرير دراسة LCAs لكثافة المياه في إنتاج الوقود واستخدامه ، ويجب تضمينها في التحليلات المستقبلية.

الاستشهاد بالتصدير والملخص BibTeX RIS

يمكن استخدام المحتوى الأصلي من هذا العمل بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution 3.0. يجب أن يحافظ أي توزيع إضافي لهذا العمل على الإسناد إلى المؤلف (المؤلفين) وعنوان العمل والاقتباس من المجلة و DOI.


محتويات

بخار الماء مهم لعدة أسباب مختلفة ، لكن وجوده في الغلاف الجوي هو أحد أهمها. يوجد بخار الماء داخل الغلاف الجوي بكميات متفاوتة ولكنه عنصر حيوي في الدورة الهيدرولوجية. يمكن أن يوجد بخار الماء في الغلاف الجوي بكميات ضئيلة أو حتى يشكل ما يصل إلى 4٪ من الغلاف الجوي. يعتمد هذا التركيز بشكل كبير على مكان قياس مستويات بخار الماء. في المتوسط ​​، تبلغ قيمة بخار الماء في الغلاف الجوي 2-3٪. في المناطق الجافة أو شديدة البرودة - مثل المناطق القطبية - تكون كمية بخار الماء في الهواء أقل بكثير. & # 914 & # 93

حتى في يوم صافٍ ، يوجد بخار الماء في الغلاف الجوي كغاز غير مرئي - على عكس السحب التي هي قطرات من الماء السائل يمكن رؤيتها. إذا كانت الظروف مناسبة ، يمكن أن يتجمع بخار الماء في الهواء على جزيئات صغيرة من الغبار أو الملح أو الدخان في الهواء لتكوين قطرات صغيرة. يزداد حجم هذه القطرات تدريجياً وتتحول بمرور الوقت إلى أشكال مختلفة من الترسيب. نظرًا لأن بخار الماء بارز جدًا في الغلاف الجوي ويشكل الترسيب ، فإن بخار الماء هو مكون رئيسي في الدورة الهيدرولوجية. عندما يتم تسخين مناطق احتجاز الماء بواسطة الشمس ، يتبخر بعض الماء المحتجز ويصبح بخارًا ، مما يؤدي إلى تشغيل الدورة. & # 915 & # 93

بالإضافة إلى كونها ناتجة عن تبخير الماء ، فإن النباتات قادرة على إنتاج بخار الماء من خلال عملية النتح.


التحلل المائي وأكسدة سيانيد الهيدروجين فوق الحجر الجيري تحت ظروف الاحتراق بالطبقة المميعة

مشاهدات المقالات هي مجموع تنزيلات النصوص الكاملة للمقالات المتوافقة مع COUNTER منذ نوفمبر 2008 (بتنسيق PDF و HTML) عبر جميع المؤسسات والأفراد. يتم تحديث هذه المقاييس بانتظام لتعكس الاستخدام حتى الأيام القليلة الماضية.

الاقتباسات هي عدد المقالات الأخرى المقتبسة من هذه المقالة ، ويتم حسابها بواسطة Crossref ويتم تحديثها يوميًا. اعثر على مزيد من المعلومات حول عدد الاقتباسات من Crossref.

درجة الانتباه Altmetric هي مقياس كمي للاهتمام الذي تلقته مقالة بحثية عبر الإنترنت. سيؤدي النقر فوق أيقونة الكعك إلى تحميل صفحة على altmetric.com تحتوي على تفاصيل إضافية حول النتيجة ووجود وسائل التواصل الاجتماعي للمقالة المحددة. يمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول "نقاط الانتباه البديلة" وكيفية احتساب النتيجة.

ملحوظة: بدلاً من الملخص ، هذه هي الصفحة الأولى للمقالة.


هل بخار الماء نتاج أكسدة الوقود الأحفوري؟ - مادة الاحياء

يتبع احتراق جميع أنواع الوقود الأحفوري تفاعلًا مشابهًا جدًا:

الوقود (أي مصدر هيدروكربوني) بالإضافة إلى إنتاج الأكسجين
ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة.

يتم إعطاء تفاعل احتراق بسيط للميثان. يعني احتراق الميثان أنه من الممكن حرقه. كيميائيًا ، تتكون عملية الاحتراق هذه من تفاعل بين الميثان والأكسجين في الهواء. عندما يحدث هذا التفاعل ، تكون النتيجة ثاني أكسيد الكربون (CO2) ، ماء (H2س) ، وكمية كبيرة من الطاقة. يمثل التفاعل التالي احتراق الميثان:
CH4[ز] + 2 س2[ز] - & GT CO2[ز] + 2 ح2O [g] + الطاقة


جزيء واحد من الميثان ، ([g] المشار إليه أعلاه يعني أنه شكل غازي) ، مدمجًا مع جزيئين من الأكسجين ، يتفاعلان لتشكيل جزيء ثاني أكسيد الكربون ، ويتم إطلاق جزيئين من الماء عادةً على شكل بخار أو بخار ماء أثناء التفاعل و طاقة.


يشير حرق الوقود الأحفوري إلى حرق النفط والغاز الطبيعي والفحم لتوليد الطاقة. نحن نستخدم هذه الطاقة لتوليد الكهرباء ، ولتشغيل النقل (على سبيل المثال ، السيارات والطائرات) والعمليات الصناعية. منذ اختراع المحركات البخارية الأولى التي تعمل بالفحم في القرن الثامن عشر ، زاد حرقنا للوقود الأحفوري باطراد. في جميع أنحاء العالم كل عام نحرق الآن أكثر من 4000 ضعف كمية الوقود الأحفوري المحترق خلال عام 1776. آثار حرق الوقود الأحفوري ، وخاصة ثاني أكسيد الكربون ، لها آثار بعيدة المدى على مناخنا وأنظمتنا البيئية.

يعد حرق الوقود الأحفوري السبب الرئيسي لتغير المناخ الحالي ، مما يؤدي إلى تغيير كوكب الأرض النظم البيئية ويسبب مشاكل صحية للإنسان والبيئة.

اشتعلت النيران عند غروب الشمس في حقلي النفط والغاز في باكن في ولاية داكوتا الشمالية ، الائتمان: جيف بيشيل / سيريس و NOAA

يتكون الوقود الأحفوري على مدى ملايين السنين من دفن البناء الضوئي الكائنات الحية ، بما في ذلك النباتات الموجودة على الأرض (التي تشكل الفحم بشكل أساسي) والعوالق في المحيطات (التي تشكل النفط والغاز الطبيعي بشكل أساسي). لتنمو هذه الكائنات ، أزلت ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي والمحيطات ، وأدى دفنها إلى إعاقة حركة هذا الكربون عبر دورة الكربون. يؤدي حرق هذه المادة الأحفورية إلى إعادة هذا الكربون إلى الغلاف الجوي كثاني أكسيد الكربون ، بمعدل أسرع بمئات إلى آلاف المرات مما استغرقه دفنها ، وأسرع بكثير مما يمكن إزالته بواسطة دورة الكربون. وهكذا ، فإن ثاني أكسيد الكربون المنطلق من احتراق الوقود الأحفوري يتراكم في الغلاف الجوي ، وبعضه يذوب بعد ذلك في المحيط مسبباً تحمض المحيطات.

يؤثر حرق الوقود الأحفوري على نظام الأرض بعدة طرق. بعض هذه الطرق تشمل:

  • إطلاق غازات الدفيئة ثاني أكسيد الكربون (CO2) وأكسيد النيتروز (N2س) في الغلاف الجوي الذي يكثف الاحتباس الحراري (ال إعادة إشعاع الحرارة في الغلاف الجوي) ، مما يؤدي إلى زيادة متوسط ​​كوكب الأرض هواءدرجات الحرارة. يمكن أن تبقى غازات الدفيئة هذه في الغلاف الجوي لعقود إلى مئات السنين.
  • انبعاث مجموعة من الملوثات التي تقلل جودة الهواء وتضر بالحياة ، وخاصة ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين ، و الجسيمات المحمولة جوا مثل السخام. يمكن أن تتسبب جودة الهواء الرديئة في حدوث الجهاز التنفسي مرض.
  • ال الجسيمات المحمولة جوا أيضا زيادة انعكاسية من الغلاف الجوي ، والتي لها تأثير تبريد طفيف. والسبب هو أن الجسيمات المحمولة جوا، مثل رذاذ السخام والكبريتات (من ثاني أكسيد الكبريت) ، يعكس بعض ضوء الشمس يعود إلى الفضاء ، ويزيد غيم تشكيل ، وجعل سحاب أكثر انعكاسا. التأثير الصافي لحرق الوقود الأحفوري هو الاحترار لأن التبريد صغير مقارنة بالتسخين الناجم عن تأثير الاحتباس الحراري ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الجزيئات المحمولة جواً تظل معلقة في الغلاف الجوي لبضعة أيام إلى شهور ، بينما تظل غازات الاحتباس الحراري التي تسبب الاحتباس في الغلاف الجوي لعدة عقود إلى مئات السنين.
  • تغيير أنماط الثلج والجليد إنصهار. الجسيمات المحمولة جوا (خاصة السخام) الذي يستقر على الثلج يزيد من استيعاب من ضوء الشمس بسبب لونها الغامق ، مما يؤدي إلى تسخين سطح الثلج مما يؤدي إلى الذوبان. في أجزاء معينة من العالم ، تسبب وجود السخام (بالإضافة إلى الاحتباس الحراري) في ذوبان الجليد والثلج الشتوي في وقت مبكر وأسرع اليوم مما كان عليه في العقود السابقة ، مما أدى أيضًا إلى تغيير الأنماط المحلية توافر المياه العذبة.
  • زيادة حموضة ترسب. ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وأكاسيد النيتروجين (NOx) وثاني أكسيد الكربون (CO2) تتفاعل مع بخار الماء والأكسجين والمواد الكيميائية الأخرى لتكوين المطر الحمضي. يمكن أن تلوث الأمطار الحمضية مياه عذبة ، مما يؤدي إلى تكاثر الطحالب الضارة التي تقلل مستويات الأكسجين في الماء وتؤذي الأسماك السكان والحياة البرية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المطر الحمضي يزيد من المواد الكيميائية التجوية من الصخور ، بما في ذلك الهياكل من صنع الإنسان.
  • باستخدام كميات كبيرة مياه عذبة. تعمل محطات الطاقة التي تحرق الوقود الأحفوري على تبريد أنظمتها عن طريق إزالة المياه العذبة من الأنهار والبحيرات المحلية. يمكن أن تتسبب المياه الدافئة التي تعود إلى النظم البيئية القريبة في إجهاد الأنواع المحلية.

هل يمكنك التفكير في علاقات سبب ونتيجة إضافية بين حرق الوقود الأحفوري وأجزاء أخرى من نظام الأرض؟

قم بزيارة تأثير الاحتباس الحراري وغازات الاحتباس الحراري، و درجة الحرارة صفحات لمعرفة المزيد حول كيفية تأثير حرق الوقود الأحفوري على المناخ العالمي والأنظمة البيئية.


إنتاج الهيدروجين: إصلاح الغاز الطبيعي

يعد إصلاح الغاز الطبيعي عملية إنتاج متقدمة وناضجة تعتمد على البنية التحتية الحالية لتوصيل خطوط أنابيب الغاز الطبيعي. اليوم ، يتم إنتاج 95٪ من الهيدروجين المنتج في الولايات المتحدة عن طريق إعادة تشكيل الغاز الطبيعي في المحطات المركزية الكبيرة. هذا مسار تقني مهم لإنتاج الهيدروجين على المدى القريب.

كيف يعمل؟

يحتوي الغاز الطبيعي على الميثان (CH4) التي يمكن استخدامها لإنتاج الهيدروجين بالعمليات الحرارية ، مثل إعادة تشكيل البخار والميثان والأكسدة الجزئية.

على الرغم من أن معظم الهيدروجين يتم إنتاجه اليوم من الغاز الطبيعي ، إلا أن مكتب تقنيات خلايا الوقود يستكشف طرقًا متنوعة لإنتاج الهيدروجين من الموارد المتجددة.

إصلاح بخار الميثان

يتم تصنيع معظم الهيدروجين المنتج اليوم في الولايات المتحدة عن طريق إصلاح بخار الميثان ، وهي عملية إنتاج ناضجة يتم فيها استخدام بخار عالي الحرارة (700 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية) لإنتاج الهيدروجين من مصدر الميثان ، مثل الغاز الطبيعي. في إعادة التشكيل بالبخار والميثان ، يتفاعل الميثان مع البخار تحت ضغط 3-25 بار (1 بار = 14.5 رطل / بوصة مربعة) في وجود محفز لإنتاج الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وكمية صغيرة نسبيًا من ثاني أكسيد الكربون. يعد إعادة التشكيل بالبخار ماصًا للحرارة - أي ، يجب توفير الحرارة للعملية حتى يستمر التفاعل.

بعد ذلك ، في ما يسمى "تفاعل تحول الماء والغاز" ، يتفاعل أول أكسيد الكربون والبخار باستخدام محفز لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والمزيد من الهيدروجين. في خطوة عملية أخيرة تسمى "الامتزاز المتأرجح بالضغط" ، تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون والشوائب الأخرى من تيار الغاز ، تاركًا هيدروجينًا نقيًا بشكل أساسي. يمكن أيضًا استخدام إعادة التشكيل بالبخار لإنتاج الهيدروجين من أنواع الوقود الأخرى ، مثل الإيثانول أو البروبان أو حتى البنزين.

تفاعل إعادة تشكيل البخار والميثان
CH4 + ح2O (+ حرارة) → CO + 3H2

تفاعل تحول الماء والغاز
أول أكسيد الكربون + ح2O → CO2 + ح2 (+ كمية صغيرة من الحرارة)

أكسدة جزئية

في الأكسدة الجزئية ، يتفاعل الميثان والهيدروكربونات الأخرى الموجودة في الغاز الطبيعي مع كمية محدودة من الأكسجين (عادةً من الهواء) التي لا تكفي لأكسدة الهيدروكربونات تمامًا إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. مع توفر كمية أقل من الأكسجين المتكافئ ، تحتوي منتجات التفاعل بشكل أساسي على الهيدروجين وأول أكسيد الكربون (والنيتروجين ، إذا تم إجراء التفاعل مع الهواء بدلاً من الأكسجين النقي) ، وكمية صغيرة نسبيًا من ثاني أكسيد الكربون والمركبات الأخرى. بعد ذلك ، في تفاعل التحول بين الماء والغاز ، يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الماء لتكوين ثاني أكسيد الكربون والمزيد من الهيدروجين.

الأكسدة الجزئية هي عملية طاردة للحرارة - فهي تطلق حرارة. عادة ما تكون العملية أسرع بكثير من إعادة التشكيل بالبخار وتتطلب وعاء مفاعل أصغر. كما يتضح من التفاعلات الكيميائية للأكسدة الجزئية ، تنتج هذه العملية مبدئيًا كمية أقل من الهيدروجين لكل وحدة من وقود الإدخال مما يتم الحصول عليه عن طريق إعادة التشكيل البخاري لنفس الوقود.

الأكسدة الجزئية لتفاعل الميثان
CH4 + ½O2 → CO + 2H2 (+ حرارة)

تفاعل تحول الغاز والماء
أول أكسيد الكربون + ح2O → CO2 + ح2 (+ كمية صغيرة من الحرارة)

لماذا يتم النظر في هذا المسار؟

يمكن أن يوفر إصلاح الغاز الطبيعي منخفض التكلفة الهيدروجين اليوم للمركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود (FCEVs) بالإضافة إلى التطبيقات الأخرى. على المدى الطويل ، تتوقع وزارة الطاقة أن يتم زيادة إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي من خلال الإنتاج من مصادر الطاقة المتجددة والنووية والفحم (مع احتجاز الكربون وتخزينه) وغيرها من موارد الطاقة المحلية منخفضة الكربون.

استخدام البترول وانبعاثاته أقل من المركبات ذات محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين. المنتج الوحيد من أنبوب العادم FCEV هو بخار الماء ولكن حتى مع عملية المنبع لإنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي بالإضافة إلى توصيله وتخزينه للاستخدام في FCEVs ، يتم خفض إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري إلى النصف ويتم تقليل البترول بنسبة تزيد عن 90٪ مقارنة بمركبات البنزين اليوم.


هل بخار الماء نتاج أكسدة الوقود الأحفوري؟ - مادة الاحياء

* زيت خام
النفط الخام هو منتج طبيعي غير مكرر يتكون من رواسب هيدروكربونية ومواد عضوية أخرى. نوع من الوقود الأحفوري ، يمكن تكرير النفط الخام لإنتاج منتجات قابلة للاستخدام مثل البنزين والديزل وأشكال مختلفة من البتروكيماويات.

يختلف مظهر الزيت الخام بشكل كبير حسب تركيبته. عادة ما يكون أسود أو بني داكن (على الرغم من أنه قد يكون مصفرًا أو محمرًا أو حتى مخضرًا).

أنواع مختلفة من النفط الخام الموردة تشمل

& # 8211 Azeri Light
& # 8211 ريبكو
& # 8211 مزيج ESPO
& # 8211 سيبيريا لايت
& # 8211 سعودي لايت
& # 8211 عمان مزيج
& # 8211 بوني لايت

* ديزل D2.0
في عملية التكرير ، يتم تحويل الزيت الخام إلى وقود للنقل - البنزين ووقود الطائرات ووقود الديزل والمنتجات البترولية الأخرى ، مثل غاز البترول المسال (LPG) ووقود التدفئة وزيت التشحيم والشمع والأسفلت. تحتوي الزيوت الخام عالية الجاذبية على المزيد من المنتجات الخفيفة اللازمة لإنتاج وقود النقل ، وتحتوي عمومًا على نسبة منخفضة من الكبريت. يمكن لعمليات التكرير الحديثة أيضًا تحويل الزيوت الخام منخفضة الجاذبية إلى منتجات أخف ، بتكلفة إضافية لمعدات المعالجة الأكثر تعقيدًا ، والمزيد من خطوات المعالجة ، والمزيد من الطاقة.

وقود الديزل أو الديزل هو ناتج التقطير الجزئي المحدد الذي يستخدم كوقود في محركات الديزل.
يتم إنتاج الديزل من النفط الخام ، ويسمى أحيانًا بترو ديزل عندما تكون هناك حاجة لتمييزه عن الديزل الذي يتم الحصول عليه من مصادر أخرى مثل الديزل الحيوي. إنه خليط هيدروكربوني ، يتم الحصول عليه في التقطير الجزئي للنفط الخام بين 200 درجة مئوية و 350 درجة مئوية تحت الضغط الجوي.
أنواع مختلفة من وقود الديزل:

& # 8211 ديزل منخفض الكبريت للغاية: يشمل وقود الديزل Euro-5 و Euro-6 ، الذي يحتوي على نسبة كبريت أقل من 50 جزء في المليون
& # 8211 ديزل منخفض الكبريت ، مثل D2
& # 8211 ديزل عالي الكبريت

* المازوت
المازوت هو زيت وقود متبقي غالبًا ما يتم اشتقاقه من مصادر النفط الخام الروسية ويتم مزجه مع كسور بترولية أخف أو يتم حرقه مباشرة في غلايات وأفران متخصصة. كما أنها تستخدم كمادة أولية للبتروكيماويات.

وقود القبو
تأتي وقود السفن التي يشار إليها أيضًا باسم الوقود البحري في تصنيفات مختلفة. الأكثر شيوعًا هي: & # 8211 IFO 380 & # 8211 زيت الوقود الوسيط مع لزوجة قصوى تبلغ 380 سنتًا (<3.5٪ كبريت)

& # 8211 IFO 180 & # 8211 زيت وقود متوسط ​​مع لزوجة قصوى تبلغ 180 سنتًا (<3.5٪ كبريت)

& # 8211 MDO & # 8211 الديزل البحري: يعادل تقريبًا زيت الوقود رقم 2 ، المصنوع من زيت التقطير فقط

& # 8211 MGO & # 8211 زيت الغاز البحري: هذا مزيج من زيت الغاز الثقيل الذي يحتوي على كميات صغيرة جدًا من المواد الأولية لمصفاة التكرير ، ولكن لديه لزوجة منخفضة تصل إلى 12 سنتي ستيتر ، لذلك لا يحتاج إلى تسخينه للاستخدام في محركات الاحتراق الداخلي

& # 8211 ULSMGO & # 8211 زيت غاز بحري منخفض الكبريت للغاية & # 8211 يشار إليه بالديزل منخفض الكبريت (الكبريت 0.0015٪ كحد أقصى) في الولايات المتحدة وزيت غاز السيارات (الكبريت 0.001٪ كحد أقصى) في الاتحاد الأوروبي. الحد الأقصى للكبريت المسموح به في الأراضي الأمريكية والمياه الإقليمية (الداخلية والبحرية والسيارات) وفي الاتحاد الأوروبي للاستخدام الداخلي.

* غاز البترول المسال (LPG)
غاز البترول المسال (يُطلق عليه أيضًا LPG أو LP Gas أو autogas) هو مزيج من غازات الهيدروكربون المستخدمة كوقود في أجهزة التدفئة والمركبات ، ويحل محل مركبات الكلوروفلوروكربون بشكل متزايد كوقود دفع للهباء ومبرد لتقليل الأضرار التي تلحق بطبقة الأوزون.

قد تكون خلائط غاز البترول المسال من البروبان بشكل أساسي ، أو البيوتان بشكل أساسي ، أو الخلطات الأكثر شيوعًا بما في ذلك البروبان والبيوتان ، اعتمادًا على الموسم. في الشتاء أكثر من البروبان ، في الصيف أكثر من البيوتان. عادة ما يوجد البروبيلين والبوتيلين بتركيز صغير. تمت إضافة رائحة قوية ، الإيثانثيول ، بحيث يمكن اكتشاف التسربات بسهولة. المعيار الدولي هو EN 589.

يتم تصنيع غاز البترول المسال عن طريق تكرير البترول أو & # 8216wet & # 8217 الغاز الطبيعي ، وعادة ما يتم اشتقاقه من مصادر الوقود الأحفوري ، ويتم تصنيعه أثناء تكرير النفط الخام ، أو يتم استخراجه من تدفقات النفط أو الغاز عند خروجها من الأرض. يعتبر غاز البترول المسال & # 8220 وقودًا نظيفًا & # 8221 لأنه يحترق بشكل نظيف مع عدم وجود سخام وانبعاثات قليلة جدًا من الكبريت ، مما لا يشكل مخاطر تلوث الأرض أو المياه. يحتوي غاز البترول المسال على قيمة حرارية محددة نموذجية تبلغ 46.1 ميجا جول / كجم مقارنة بـ 42.5 ميجا جول / كجم للديزل و 43.5 ميجا جول / كجم للبنزين عالي الجودة (البنزين). ومع ذلك ، فإن كثافة الطاقة لكل وحدة حجم أقل من البنزين أو الديزل.

في درجات الحرارة والضغوط العادية ، سوف يتبخر غاز البترول المسال. لهذا السبب ، يتم توفير غاز البترول المسال في زجاجات فولاذية مضغوطة. من أجل السماح بالتمدد الحراري للسائل المحتوي ، لا يتم ملء هذه الزجاجات تمامًا بشكل نموذجي ، حيث يتم ملؤها بنسبة تتراوح بين 80٪ و 85٪ من سعتها. تختلف النسبة بين أحجام الغاز المتبخّر والغاز المسال اعتمادًا على التركيب والضغط ودرجة الحرارة ، ولكنها عادةً ما تكون حوالي 250: 1. وبالمثل ، فإن الضغط الذي يتحول عنده غاز البترول المسال إلى سائل ، يسمى ضغط البخار الخاص به ، يختلف باختلاف التركيب ودرجة الحرارة.

* وقود الطائرات الكيروسين / جيت
وقود الطائرات هو وقود طيران قائم على الهيدروكربون لطائرات الطائرات ذات المحرك التوربيني النفاث.
يتم إنتاج وقود الطائرات للطائرات دون سرعة الصوت وفقًا لـ GOST 10227-86 والطائرات الأسرع من الصوت وفقًا لـ GOST 12308-89. هناك خمس درجات من الوقود للطائرات دون سرعة الصوت (ТС-1 و-1 و Т-1С و Т-2 و РТ) ودرجتان من الوقود للطائرات الأسرع من الصوت (Т-6 و Т-8В). يتم إنتاج وقود ТС-1 (الدرجة الممتازة والفاخرة) ووقود РТ (الدرجة الممتازة) حاليًا على نطاق واسع.

وقود ТС-1
وقود TC-1 هو نتاج التقطير المباشر للخام الحمضي (القطع المرغوب - 150–350 درجة مئوية). إذا كانت محتويات الكبريت و RSH عالية بشكل ملحوظ ، يتم معالجتها بالهيدروجين أو إزالة المركب واستخدامها في الخليط مع قطع مستقيم. يقتصر محتوى المكون المعالج بالهيدروجين على تركيز 70٪ لمنع تقليل خصائص تقليل التآكل للوقود. النوع الأكثر شيوعًا من وقود الطائرات هو للطائرات دون سرعة الصوت. يتم استخدامه في كل من الطيران العسكري والمدني. كما أنها تستخدم للتخصيب من خلال تقنية التعويم.

Т-1 وقود
نتاج تقطير الزيت القائم على النفثين بمحتوى منخفض من الكبريت مع درجة غليان تتراوح من 130 إلى 280 درجة مئوية. يحتوي على كمية كبيرة من أحماض النفثينيك وبالتالي فإن مستوى الحموضة مرتفع. يتم ترشيحها وغسلها بالماء بعد التجزئة. توفر المركبات النافثينية غير المتجانسة في الوقود خصائص جيدة لتقليل التآكل واستقرار كيميائي. من ناحية أخرى ، يتمتع الوقود باستقرار أكسدة حراري منخفض جدًا. أظهرت الاختبارات المستمرة أنه عند استخدام هذا النوع من الوقود في محركات НК-8 (Tu-154 (А ، Б ، Б-1 ، Б-2) و Il-62) ، يؤدي ذلك إلى زيادة رواسب الراتينج وتقليل مدة الحياة من المحرك. يتم حاليًا إنتاج درجات الوقود المتميز فقط بكميات محدودة.

Т-2 وقود
منتج زيت تقطير ذو تركيبة جزئية واسعة - 60-280 درجة مئوية. يحتوي على ما يصل إلى 40٪ من قطع البنزين مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط الأبخرة المشبعة وانخفاض اللزوجة والكثافة. سيؤدي الضغط الأقصى للأبخرة المشبعة إلى تشكيل محتمل لأقفال البخار في نظام الوقود للطائرة مما يحد من ارتفاع طيرانها. يعتبر وقودًا احتياطيًا فيما يتعلق بـ ТС-1 و РТ.

RT الوقود
يتم إنتاجه عن طريق المعالجة المائية للتقطير المقطوع المباشر لوقود الطائرات مع مدى غليان يتراوح بين 135 و 280 درجة مئوية. نتيجة للمعالجة المائية ، يتم تقليل محتوى الكبريت و RSH ، لكن خصائص تقليل التآكل والاستقرار الكيميائي تتدهور. يتم إضافة إضافات تقلل التآكل والأكسدة التلقائية إلى الوقود من أجل منع تدهور الخواص. وقود RT يتوافق تمامًا مع المعايير الدولية بل ويتجاوز بعض المؤشرات. لديها خصائص جيدة للحد من التآكل ، وثبات أكسدة كيميائية وحرارية عالية ، ومحتوى منخفض من الكبريت وتقريباً لا يوجد RSHs. يمكن تخزين الوقود لمدة تصل إلى 10 سنوات ويلبي متطلبات المحرك بشكل كامل.

Т-6 وقود
يتم إنتاجه عن طريق الترطيب العميق للقطع المستقيمة من 195-315 درجة مئوية ، من زيوت نافثينية. يتم استخدامه في الطيران الأسرع من الصوت بشكل رئيسي في القوات الجوية للاتحاد الروسي.

Т-8В وقود
وهو يمثل قطعًا معالجًا مائيًا بنطاق غليان يتراوح من 165 إلى 280 درجة مئوية. في حالة الزيوت النافثينية منخفضة الكبريت ، يُسمح باستخدام القطع المستقيم بدون معالجة مائية. يتم استخدامه في الطيران الأسرع من الصوت بشكل رئيسي في القوات الجوية للاتحاد الروسي.

* بنزين A-80 ، 92 ، 95
يجب أن يفي المحرك الحالي وبنزين الطائرات بالمتطلبات المختلفة لضمان التشغيل الاقتصادي والموثوق به للمحرك ومتطلبات التشغيل:
& # 8211 تتمتع بقدرة تبخير جيدة تسمح بالحصول على خليط متجانس من وقود الهواء والوقود من تركيبة مخصصة في أي درجات حرارة
& # 8211 أن يحتوي على محتوى من النوع الهيدروكربوني يضمن استقرار عملية الاحتراق غير المتفجر في جميع أوضاع تشغيل المحرك
& # 8211 عدم تغيير تكوينها وخصائصها عند التخزين الطويل وعدم التأثير بشكل سلبي على مكونات نظام الوقود والخزانات والسلع التقنية المطاطية
& # 8211 أن يكون لها خصائص جيدة ضد القرقعة ، وما إلى ذلك.
تم تسليط الضوء بشكل كبير على الخصائص البيئية للوقود في السنوات الأخيرة.

قدرة التبخير
تتطلب عملية الاحتراق النظيف للوقود في المحرك نقله من الحالة السائلة إلى حالة التبخر على المدى القصير وخلطه مع الهواء بنسبة معينة 1:14 ، أي لإنشاء خليط من وقود الهواء. تشمل المعلمات الفيزيائية والكيميائية التي تؤثر على قدرة تبخير البنزين ، ضغط البخار المشبع ، التركيب الجزئي ، حرارة التبخر الكامنة ، معامل انتشار البخار ، اللزوجة ، التوتر السطحي ، السعة الحرارية ، الكثافة. أهم المؤشرات المذكورة أعلاه التي تحدد قدرة تبخير البنزين هي ضغط البخار المشبع والتركيب الجزئي.

ضغط البخار المشبع
يعتمد ضغط البخار المشبع على درجة الحرارة ونسبة البخار والحالات السائلة وينخفض ​​بسبب انخفاض درجة الحرارة وزيادة نسبة البخار والحالات السائلة. يتم تحديد ضغط البخار المشبع عند 37.8 درجة مئوية ونسبة البخار وحالات السائل (3.8-4.2): 1 في "قنبلة ضغط بخار ريد" (GOST 1756-52) أو آلة التشتت الميكانيكية مثل "Vihr" (GOST 28781-90 ) في بيئة معملية.

التركيب الجزئي
يجب تحديد التركيب الجزئي للبنزين على الجهاز الخاص ، مع تسجيل نقطة الغليان الأولية ، ودرجة حرارة التبخر 10 ، 50 ، 90٪ ونقطة غليان النهاية ، أو حجم التبخر عند 70 ، 100 و 180 درجة مئوية. يتم تحديد متطلبات التركيب الجزئي وضغط البخار المشبع للجازولين من خلال هيكل محرك المحرك وظروف التشغيل البيئية.

قيمة مضادة للخبط
يحدد هذا المؤشر قدرة البنزين على منع الاشتعال الذاتي تحت الضغط. تضمن القيمة العالية المضادة للخبط للوقود احتراقها الطبيعي في جميع أوضاع تشغيل المحرك. تتسم عملية احتراق الوقود في المحرك بطابع جذري. تحت ضغط خليط الهواء والوقود ، ترتفع درجة الحرارة والضغط وتحدث أكسدة الهيدروكربونات التي تتكثف بعد اشتعال الخليط. يحدث التراكم المكثف لمركبات البيروكسيد إذا كانت الهيدروكربونات المكونة من جزء غير محترق من الوقود لا تتمتع بمقاومة كافية للأكسدة ، بعد حدوث التفكك المتفجر. يحدث الانفجار الحراري الذي يؤدي إلى الاشتعال الذاتي للوقود في التركيزات العالية لمركبات البيروكسيد.

خصائص الأداء
يجب أن يكون بنزين المحرك محايدًا وغير قابل للتآكل بالنسبة للمعادن والخزانات ، كما يجب أن تكون منتجات الاحتراق غير قابلة للتآكل لأجزاء المحرك. تعتمد قابلية التآكل للبنزين ومنتجات الاحتراق على محتوى الكبريت الكلي والميركابتان ، والقدرة الحمضية ، ومحتوى الأحماض القابلة للذوبان في الماء والقلويات ، ووجود الماء. يتم وصف هذه المؤشرات في الوثائق القياسية الفنية للبنزين. يجب أن يتحمل البنزين اختبار الشريط النحاسي. تتمثل الطريقة الفعالة للحماية من التآكل في إضافة مواد مضافة خاصة مضادة للتآكل أو متعددة الأغراض إلى البنزين.

* الإسفنج الأخضر PETCOKE
يتم إنتاج فحم الكوك البترولي الأخضر عن طريق التكويك المتأخر أثناء تحويل النفط الخام إلى وقود سائل مثل البنزين ووقود الطائرات. تُشتق جودة الكوك الأخضر بشكل أساسي من جودة النفط الخام الذي تستهلكه المصفاة.

تحدد جودة فحم الكوك استخدامه. يتم استهلاك فحم الكوك عالي الكبريت كوقود صلب لمحتواه من وحدة حرارية بريطانية ، حيث يتنافس مع الفحم ، بينما يتم ترقية فحم الكوك منخفض الكبريت والشوائب من خلال التكليس للاستهلاك كمواد خام أساسية في صناعات الألمنيوم والصلب.

زيت خفيف للدورة
زيت الدورة الخفيفة هو زيت تشحيم & # 8211 بقايا سائلة يتم إنتاجها في صناعة البترول عند استخدام التكسير التحفيزي لتحويل أجزاء الهيدروكربون الثقيلة المتبقية من المراحل السابقة لتكرير النفط الخام إلى منتجات أخف وزناً أكثر قيمة.

ينتج التكسير التحفيزي البنزين (الجازولين) وغاز البترول السائل (LPG) ومركبات الأوليفين غير المشبعة وزيوت الغاز المتشققة وزيت الدورة والغازات الخفيفة وبقايا الكوك الصلبة. يمكن معالجة زيت الدورة بشكل أكبر لتقسيمه إلى منتجات أكثر فائدة على وجه الخصوص ، ويمكن خلطه بمنتجات أثقل ثم وضعه في عملية التكرير مرة أخرى (معاد تدويره).


2 الدافع الجوهري لـ CH4 أكسدة

2.1 الكيمياء "الخاملة" لـ CH4

عند الضغط الطبيعي ودرجة الحرارة ، CH4 يعبر عن غاز عديم اللون والرائحة. تمتلك بنية جزيئية رباعي السطوح (شكل 2 أ) تتكون من أربعة روابط C-H مكافئة ، وفقًا لتهجين sp 3 لذرة الكربون (مجموعة النقاط تيد، طول الرابطة C  H 1.087 Å و H C  H زاوية الرابطة 109.5 °). [40] بسبب الاتجاه الاتجاهي ، تكون مدارات الترابط sp 3 أقل تكيفًا بشكل جيد مع تكوين روابط جديدة في حالة الانتقال ، مما يؤدي إلى وجود حاجز يقيد التفاعلات الكيميائية. إن CH4 يمتلك الجزيء ثباتًا وتماثلًا هائلين مع قابلية استقطاب صغيرة (2.84 × 10 40 C 2 م 2 J −1) ، [47] بسبب الاختلاف الصغير في القدرة الكهربية بين الكربون (2.55) والهيدروجين (2.2). [ 48 ] As a result, a comparatively high local electric field is needed to induce polarization and to allow electrophilic or nucleophilic attack of CH4 for initiating chemical reactions. Notably, the carbon atom in CH4 is slightly negatively charged (δج = −0.185), while the hydrogen atoms get a slightly positive charge (δح = +0.046). [ 49 ] The CH4 molecule contains four bonding molecular orbitals (Figure 2b) that are formed by the overlap of the four valence orbitals of the central carbon atom and one valence orbital from each of the four hydrogen atoms.

CH4 has triply degenerate molecular orbitals produced as a result of the overlap of two 2p carbon orbitals and three 1s orbitals of the hydrogen atoms. In the ground electronic state (X 1 أ1), all electrons occupy bonding molecular orbitals with an electronic configuration of (1أ1) 2 (1ر2) 6 (2أ1) 0 . [ 50 ] The absence of electrons in the antibonding molecular orbitals (σ*) guarantees the sturdy stability of CH4 مركب. [ 51 ] Moreover, the absence of low-lying empty orbitals (σ molecular orbitals) and high-energy filled orbitals (σ* molecular orbitals) (Figure 2b) make the participation of CH4 in any chemical reaction tough. [ 4, 52 ] The highest occupied molecular orbital (HOMO) in CH4 has low energy and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) has high energy. As a result, it is challenging to remove electrons from the HOMO or to add them to the LUMO of CH4. [ 47, 53 ] The absence of lone electron pairs that can be relatively easily attacked is another reason for the inertness of methane. Furthermore, CH4 is highly resilient to nucleophilic attack because electron donation to the high-energy σ* molecular orbital is energetically unfavorable and sterically hindered.

Compared to the other alkane, CH4 contains four unusually strong localized C  H bonds (the bond energy of H  CH3 was calculated to be 439.3 kJ mol −1 under standard conditions). [ 33, 54, 55 ] Therefore, C  H bond scissions for CH4 (both homolytic and heterolytic) are not feasible. In a contrast, methyl cations (CH3 + ) are the least stable carbocations, which make methane the least reactive alkane for the abstraction of hydride ions. Highly negative electron affinity (≈−1.9 eV) indicates CH4 − anion is less stable than CH4 بحد ذاتها. [ 56 ] Additionally, CH4 possesses critically unreactive C  H bonds for any electron transfer reaction due to its high ionization energy (≈12.6 eV). [ 57 ] The low proton affinity (543.9 kJ mol −1 ) [ 58 ] and weak acidity (pكأ ≈ 48) [ 59 ] restrict its activation by any acid or base. Nevertheless, removal of the electrons from the σ bonds in CH4 by strong electrophiles, although challenging, is somewhat facile. Homolytic cleavage of the C  H bonds, followed by the formation of hydrogen radical and methyl radical, is the most facile way for CH4 oxidation. [ 60 ] However, CH4 should be a choice for reactions involving sufficiently hindered reagents due to its small size.

2.2 Challenges and Significances of CH4 أكسدة

Conversion of CH4 to its derivatives at low temperatures through direct pathways is kinetically challenging. [ 61 ] For cleaving the C  H bonds and thereby oxidizing the molecule to any oxygenated products (except CO2), a large amount of energy usually should be provided. Often, this amount of energy is supplied from thermal energy by increasing the reaction temperature. In reality, to achieve CH4 oxidation, the reaction would always be operated at fairly high temperatures (>≈700 °C), which generally leads to reactions driven by a free radical mechanism with intrinsic low selectivity. [ 40 ] High temperature conditions, always along with high pressures, indicate high costs for industrial applications, in addition to safety issues. The low solubility of gaseous CH4 (compared to the good solubility of the related oxidation products) imparts another challenge for its oxidation. [ 46 ] Thus, the concentration of the oxidation products would be much higher than that of CH4 in any reaction mixture, accompanying with severe side reactions, which could generate serious selectivity issues for the products formation.

Other issues, such as the stability and durability of catalysts and the formation of CO2, should also be considered for CH4 oxidation at high temperatures and pressures. For highly efficient CH4 oxidation, noble metals (such as Pt, Ir, Ru, Rh, and Pd) are frequently employed as catalysts, which are expensive and rare. Thus, the valuable CH4 oxidation suffers highly energy demanding, expensive processes that are challenging for industries. In the meantime, the superior activity of CH4 oxidation products and other intermediates compared to CH4 itself (e.g., C  H bond dissociation energy in CH3OH is 0.4 eV less than that in methane) would cause excessive oxidation of CH4. [ 62, 63 ] Naturally, stopping further oxidation is quite difficult even methanol has been formed locally by a catalyst at low temperatures, [ 64 ] as depicted in شكل 3. Therefore, kinetic protection and selective separation of the products are necessary to obtain the desired products, making the oxidation process more complex. These challenges in CH4 oxidation result in a small number of industrial applications.

On the other hand, CH4 oxidation is important due to several reasons such as decreasing the global warming. CH4 can also be used as raw material to produce useful chemicals, [ 65-68 ] especially as hydrogen (energy density of 270 kWh m −3 ), [ 20 ] which is considered as the cleanest and greenest energy source in addition to being one of the world's most important chemicals. [ 69-71 ] Notably, ≈50% of the world's demand for hydrogen (almost 55 × 10 6 ton per year) derives from natural gas. [ 72, 73 ] CH4 is a vital source of valuable chemicals, such as methanol and CO. Moreover, CH4 could not be easily liquefied (critical temperature −82.3 °C) at practically accessible low temperatures, [ 6 ] causing transportation problems in remote areas. The main challenges and significance of CH4 oxidation has been summarized in شكل 4.


The accumulated plant debris initially forms a material known as peat. The geological processes of burial beneath later sediment and alteration by heat and pressure convert the peat to coal a process known as coalification.


From left: Oil is refined to produce petrol and diesel, power stations burn fuel to produce energy, gas is used for everyday cooking.


شاهد الفيديو: How to produce hydrogen efficiently? PART 1 Discovering the fuel of the future - steam reforming (قد 2022).


تعليقات:

  1. Burgeis

    شكرا للمساعدة في هذا السؤال. كل شيء رائع.

  2. Sagul

    انت مخطئ. أقدم لمناقشته. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنتحدث.

  3. Jared

    الموضوع قيد المناقشة قريب مني! إنه أمر محزن بطريقة ما :(

  4. Harlow

    كلا ، رائع ،



اكتب رسالة