Lähes kaikki jokapäiväisessä elämässä riippuu katalyytit: autot, Post-It toteaa, pyykinpesuaine, olutta. Kaikki voileipäsi osat-leipä, cheddarjuusto, paahdettu kalkkuna., Katalyytit hajottavat paperimassaa tuottaakseen lehtenne sileää paperia. Ne putsaavat piilolinssisi joka ilta. He kääntyvät maitoa jogurtti ja öljy osaksi muovi maito kannut, Cd-ja kypärää.
mitä katalyysi on?
katalyytit nopeuttavat kemiallista reaktiota alentamalla sitä energiamäärää, joka tarvitaan sellaisen aikaansaamiseksi. Katalyysi on monien teollisuusprosessien selkäranka, jossa käytetään kemiallisia reaktioita raaka-aineiden muuttamiseksi hyödyllisiksi tuotteiksi. Katalyytit ovat erottamaton osa muovin ja monien muiden valmistettujen tuotteiden valmistusta.
jopa ihmisruumis kulkee katalyyteillä., Monet proteiinit elimistössä ovat todella katalyytit kutsutaan entsyymejä, jotka tekevät kaiken luoda signaaleja, jotka liikkuvat raajat, auttaa sulavaa ruokaa. Ne ovat todella olennainen osa elämää.
pienillä asioilla voi olla isoja tuloksia.
useimmissa tapauksissa tarvitaan vain pieni määrä katalyyttiä muutoksen aikaansaamiseksi. Katalyyttihiukkasen kokokin voi muuttaa reaktion kulkua. Viime vuonna, Argonne joukkue mukaan lukien materiaalit tutkija Larry Curtiss todettiin, että yksi hopea katalysaattori on paremmin tehtävänsä, kun se on nanohiukkasia vain muutaman atomia leveä., (Katalyytti muuttaa propeenin propyleenioksideiksi, mikä on ensimmäinen askel pakkasnesteen ja muiden tuotteiden valmistuksessa.)
se voi tehdä asioista vihreämpiä.
muovin ja muiden välttämättömien tuotteiden Teolliset valmistusprosessit tuottavat usein ikäviä sivutuotteita, jotka voivat aiheuttaa vaaraa ihmisten terveydelle ja ympäristölle. Paremmat katalyytit voivat auttaa ratkaisemaan tämän ongelman. Esimerkiksi sama hopeakatalyytti tuottaa itse asiassa vähemmän myrkyllisiä sivutuotteita, mikä tekee koko reaktiosta ympäristöystävällisemmän.
sydämessään katalyytti on tapa säästää energiaa., Katalyyttien käyttö suuressa mittakaavassa voisi säästää paljon energiaa. Kolme prosenttia kaikesta Yhdysvalloissa vuosittain käytetystä energiasta menee etaanin ja propaanin muuntamiseen alkeeneiksi, joita käytetään muun muassa muovien valmistukseen. Se vastaa yli 500 miljoonaa tynnyriä bensiiniä.
katalyytit ovat myös avain biopolttoaineiden vapauttamiseen. Kaikki biomassa-maissi, switchgrass, puut-sisältää kovaa yhdistettä nimeltä selluloosa, joka on hajotettava polttoaineen valmistamiseksi., Täydellisen katalysaattorin löytäminen selluloosan hajottamiseksi tekisi biopolttoaineista halvempia ja elinkelpoisempia uusiutuvana energialähteenä.
Usein, meillä ei ole aavistustakaan, miksi he työskentelevät.
katalyyttien toiminnan tarkat syyt ovat tutkijoille usein vielä arvoitus., Curtiss toimii laskennallisessa katalyysissä: tietokoneiden avulla puututaan fysiikan, kemian ja matematiikan monimutkaiseen vuorovaikutukseen, joka selittää katalyytin toiminnan.
Kun he ovat tajunnut, prosessi, tutkijat voivat yrittää rakentaa katalysaattori, joka toimii jopa paremmin simuloimalla, miten eri materiaalit voisi työn sijaan. Uusien katalyyttien mahdolliset kokoonpanot voivat kulkea tuhansiin yhdistelmiin, minkä vuoksi supertietokoneet pystyvät parhaiten käsittelemään niitä.,
Kun Edison oli rakentaa hehkulamppu, hän testattu kirjaimellisesti satoja eri säikeet (todennäköisesti testaus kärsivällisyyttä hänen lab avustajat samoin), ennen kuin löytää hiiltynyt hehkulampun. Käyttämällä hyväkseen supertietokoneita ja nykytekniikkaa tiedemiehet voivat nopeuttaa vuosien testausta ja kustannuksia päästäkseen läpimurtoihin.
Curtiss suorittaa simulaatioita Argonnen Blue Gene / P-supertietokoneella mahdollisten uusien katalyyttien suunnittelemiseksi. ”Koska supertietokoneet ovat nopeutuneet, olemme pystyneet tekemään asioita, joihin emme olisi pystyneet 10 vuotta sitten”, hän sanoi.,
ne voisivat olla välttämättömiä seuraavan ison vallankumouksen akuissa.
Vastikään tehokas litium-ioni-akkuja auttoi puolestaan kömpelöitä auto-puhelimissa osaksi ohut, tyylikäs matkapuhelimet ja kannettavat tietokoneet saatavilla tänään. Mutta tutkijat etsivät jo seuraavaa vallankumousta akuissa—sellainen, joka voisi jonain päivänä tehdä akkuvalon ja riittävän voimakkaan, jotta voisi ottaa auton 500 mailia kerrallaan. Lupaava idea ovat litium – ilma-akut, jotka käyttävät ilmasta saatavaa happea ensisijaisena komponenttina., Mutta tämä uusi akku vaatii täysin uudistamalla sisäinen kemia, ja se tulee tehokas uusi katalysaattori, jotta se toimisi. Litium-ilma-akku toimii yhdistämällä litium ja hapen atomien ja sitten rikkoa niitä toisistaan, ja yli. Se on tilanne, räätälöity catalyst, ja hyvä olisi tehdä reaktio nopeammin ja tehdä akun tehokkaampaa.
miten teet uuden katalysaattorin?
Ymmärtää kemian takana reaktioita on ensimmäinen askel, sitten tutkijat voivat käyttää mallinnus suunnitella mahdollisia uusia katalyyttejä ja ne testataan laboratoriossa., Mutta se ensimmäinen askel on vaikea, ellet pääse atomitasolle katsomaan, mitä reaktion aikana tapahtuu. Siellä loistavat suuret tieteelliset tilat, kuten Argonnen Advanced Photon Source (APS).
APS: ssä tutkijat voivat käyttää Yhdysvaltain kirkkaimpia röntgensäteitä seuratakseen reaktioita reaaliajassa. Laboratorion Elektronimikroskopiakeskuksessa tutkijat ottavat atomeista kuvia reagoidessaan. Curtiss ja joukkue ovat käyttäneet näitä molempia etsiessään parempia katalyyttejä.
Leave a Reply