国家可再生能源实验室 NREL的研究人员支持使用新的催化工艺开发的高性能柴油生物燃料
信用:丹尼斯·施罗德，NREL 通过国家可再生能源实验室(NREL)和两个美国实验室的独特合作，开发了一种新的单相催化剂，能够将可再生碳和废碳转化为可持续的柴油燃料
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能源部联盟、生物能源化学催化和燃料与发动机联合优化倡议
研究人员使用还原性醚化化学将微生物羧酸衍生的醇和酮底物转化为醚生物原料，当混合到常规柴油中时使用
相对于现有的最先进的技术——间歇化学，这种同类中第一个连续催化方法被设计为降低生产成本
当与新燃料潜在的基础设施兼容性和相对于化石柴油减少的温室气体排放相结合时，它显著降低了引入新技术的内在风险
更重要的是，随着对柴油需求的增加，这种燃料有助于以可持续的方式满足需求
最近一篇关于“单相催化柴油生物混合原料还原醚化”研究的绿色化学文章扩展了先前开发高性能柴油生物燃料的工作
去年秋天，NREL和苹果公司发现了一种很有前途的新生物混合原料——4-丁氧基庚烷，它利用生物质中的氧气来制造更高性能的柴油
还原醚化过程使用单相催化剂更有效地生产4-丁氧基庚烷
“通过这项研究，我们希望制造一种新的生物燃料转化过程，这种过程适用于可再生能源和废物转化为能源的技术，”NREL研究员、该论文的作者之一德里克·瓦尔登解释说
NREL是开发可再生原料催化工艺的领先专家，但该项目是研究人员首次优化单相催化剂，专门通过还原醚化开发可再生燃料
研究人员在这项工作中面临着新的挑战，因为催化剂必须同时发挥两种功能，在一个过程中混合金属位点和酸位点
一个商业行业合作伙伴协助研究小组在催化剂载体中获得合适的酸度，而研究小组则转向钯金属纳米粒子，将分子化学偶联在一起
单相催化剂的一个有前途的特点是其再生性能
虽然过程化学产生的清洁燃烧的生物燃料具有较低的炭黑指数，但同样值得注意的是催化剂随时间的稳定性，甚至在再生时变得更加活跃
高稳定性对于工业催化剂至关重要，工业催化剂必须使用数年才能经济和环境可持续
研究人员正在继续研究和改进这一过程
钯虽然有效，但也很贵
该团队正在探索钯的功能，以确定有多少贵金属是必需的
此外，研究人员正在测试该催化剂如何处理更复杂的废料，这些废料除了产生4-丁氧基庚烷外，还会产生醚的混合物
“我们相信我们很好地理解了为什么我们需要更大的钯金属位点来适应偶联化学，”瓦尔登说
“我们的下一步是与阿尔贡国家实验室合作，从原子角度观察地表发生的情况，帮助我们设计下一种高性能、低成本的催化剂材料
通过利用国家实验室系统独特的技术和分析能力，我们正在解决关键的挑战，以帮助推动生物燃料走向市场
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