圖1 德國納米反應器
用工業(yè)的方法生產(chǎn)燃料早已有之。早在1925年，德國化學(xué)家弗朗茨—菲舍和漢斯—托普西開(kāi)發(fā)出一種利用合成氣體—一氧化碳和氫氣，生產(chǎn)碳氫化合物，如汽油和柴油。原先人們希望由德國富有的煤炭制備合成氣體，后來(lái)主要是天然氣作為原料，但是木材、污泥或者作物秸稈在未來(lái)將代替這種功能。
這種菲舍—托普西(Fischer-Tropsch)方法在工業(yè)上早已試驗過(guò)，其生產(chǎn)燃料的成本比傳統的由石油生產(chǎn)燃料貴很多。如果能制造一種承擔若干必要的轉換步驟的多功能反應器，則這種方法的成本會(huì )下降很多。但是目前每一個(gè)轉換步驟需要一個(gè)獨立的反應器，這樣無(wú)疑推高了制造成本。
現在新開(kāi)發(fā)的納米反應器只需執行菲舍—托普西(Fischer-Tropsch)方法的兩個(gè)步驟，每個(gè)步驟必需一個(gè)獨立的反應器。第一個(gè)反應器承擔第一個(gè)步驟，將合成氣體轉化為各種碳氫化合物，其中也有汽油的成分。第一步也生產(chǎn)了不受歡迎的長(cháng)鏈碳氫化合物，這種長(cháng)鏈碳氫化合物也存在于燃油中。為了在終端產(chǎn)品中提高較高價(jià)值的短鏈的碳氫化合物成分，因此有必要實(shí)施第二步驟，即裂解。在裂解中不受歡迎的長(cháng)鏈分子將分解為短鏈分子。在新的納米反應器中，這是重要的一步。
圖2 典型的沸石LEV，BEA，MFI的結構示意圖
制造這種納米反應器，科學(xué)家使用了沸石的納米晶體。沸石的晶體結構具有很多相同大小的氣孔，這些氣孔提供了發(fā)生化學(xué)反應的表面，并提高反應器的效率。因為所有氣孔幾乎一樣大小，沸石反應器可以像篩子一樣工作。統一的氣孔尺寸將產(chǎn)品種類(lèi)限制在一種能通過(guò)氣孔的分子水平。
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