การใช้เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์แบบติดตามเวลาในการศึกษาโครงสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาสังกะสีและทองแดง บนตัวรองรับกราฟีนเพื่อใช้ในการผลิตเมทานอลจากปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันคาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อประโยชน์ในการนำไปใช้เป็นพลังงานทดแทนในอนาคต

           ปัจจุบัน ก๊าชคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ได้มีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยส่วนใหญ่มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล (น้ำมัน ถ่านหิน และ ก๊าชธรรมชาติ) ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของโรงงานอุตสาหกรรมและเมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลถูกเผาไหม้แล้วจะมีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้สะสมในบรรยากาศ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเกิดภาวะโลกร้อน (global house warming) โดยงานวิจัยนี้ต้องการเสนอวิธีการลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาเป็นวัตถุดิบในการผลิตเมทานอลด้วยปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน   อีกทั้งเมทานอลสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรงในเซลล์เชื้อเพลิงได้ ซึ่งการเปลี่ยนก๊าชคาร์บอนไดออกไชด์ไปเป็นเมทานอลนั้นจำเป็นต้องมีตัวเร่งปฎิกริยา จึงได้ทำการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบด้วยโลหะทองแดงและโลหะสังกะสีเคลือบบนตัวรองรับรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ที่เจือไนโตรเจน ซึ่งเมื่อใช้เทคนิค TRXAS (Time resolve X-ray absorption spectroscopy) โดยใช้แสงซินโครตรอนนั้น วิเคราะห์พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงจาก ทองแดง (2+) เป็น (0) ที่ 350 องศาเซลเซียสซึ่งในขณะเดียวกันไม่มีการส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของ สังกะสี นอกจากนี้ยังศึกษาอิทธิพลของเวลาต่อการเกิดเมทานอลแสดงดังรูปที่ 2 ซึ่งพบว่าเมื่ออุณหภูมิ 350 องศาเซลเซียส และควบคุมอุณหภูมินี้ไว้นาน 30 ถึง 180 นาที จะมีการรีดิวซ์เป็น ทองแดง (Cu(0)) ในสัดส่วนที่ใกล้เคียงกัน และสามารถเปลี่ยนก๊าชคาร์บอนไดออกไชด์ไปเป็นเมทานอลได้เป็นปริมาณมาก ซึ่งงานวิจัยนี้จะสามารถนำไป ส่งเสริมการผลิตพลังงานจากของเสียเป็นการพัฒนาและใช้พลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและร่วมลดปัญหาโลกร้อนโดยการลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวมทั้งการเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อผลิตเป็นเมทานอลนั้นสามารถนำไปใช้เป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมที่ยั่งยืน

นักวิจัย : นางสาววริศรา ดีรัตน์ตระกูล, ดร. วันวิสา ลิ้มพิรัตน์ และ รศ.ดร. ไพศาล คงคาฉุยฉาย

********************************************************************************
ติดตามความรู้ทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ เพื่อการพัฒนาธุรกิจและคุณภาพชีวิต
อย่าลืม กด Like หรือ See First เพจนี้ไว้นะครับ
และเรายังมีวิดีโอ กับเนื้อหาดีๆ อีกมากมายรออยู่
อย่าลืมกด Subscribe Channel ของเรา

          

สาระและวิทยาศาสตร์สนุกๆ จะปลุกความรู้ให้ชีวิต

______________________________

ติดต่อขอใช้บริการได้ที่ ซินโครตรอนไทยแลนด์ เซ็นทรัลแล็บ
Synchrotron Thailand Central Lab
โทร. 044-217040 ต่อ 1602-5
โดย สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)
Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)
www.slri.or.th
#ซินโครตรอนไทยแลนด์เซ็นทรัลแล็บ #สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน #SLRI

รูปที่ 1 สเปกตรัมของตัวเร่ง 10%CuZn/N-rGO ที่อุณหภูมิต่างๆ

 

     รูปที่ 2 การเปลี่ยนแปลงเฟสของตัวเร่ง 10%CuZn/N-rGO อุณหภูมิต่างๆ และ ควบคุมเวลา ถึง 180 นาที

 

เอกสารอ้างอิง

Varisara Deerattrakul, Wanwisa Limphirat, Paisan Kongkachuichay, “Influence of reduction time of catalyst on methanol synthesis via CO₂ hydrogenation using Cu–Zn/N-rGO investigated by in situ XANES”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 80 (Nov 2017): 495-502.