Nanostruktury w reaktorach chemicznych

Nanostruktury w reaktorach chemicznych

Nanostruktury, które reagują w odpowiedni sposób na zmiany pH, temperatury czy natężenia światła mogą posłużyć do budowy bardziej efektywnych reaktorów chemicznych. Nad tego typu materiałami pracuje konsorcjum brytyjskich uniwersytetów.

Za pomocą nanostruktur można regulować przebieg reakcji, jej szybkość, transport ciepła i masy wewnątrz reaktora chemicznego. Jeśli badania nad nanostrukturami powiodą się czeka nas rewolucja w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym, produkcji nawozów sztucznych, skutkująca czystszą produkcją. Co więcej, dzięki szybkiej odpowiedzi nanostruktur na zmiany zachodzące wewnątrz reaktora zmniejszona zostanie ilość koniecznych systemów pomiarowych.

Prace nad nanostrukturami zaincjowane zostały przez profesora Yulonga Dinga z University of Leeds i dr Lapkina z University of Bath oraz profesora Lee Cronina z University of Glasgow. Program prac obejmuje zaprojektowanie oraz wyprodukowanie tlenków metali oraz polimerów. Stanowić one będą podstawowe elementy do budowy struktur w skali nano, które będą w stanie reagować na takie czynniki jak pH, ciepło czy światło. Otrzymane struktury mają być dyspergowalne w cieczach lub nakładane na ściany reaktorów.

W trakcie pracy reaktora “wyposażonego” w nanostruktury wraz ze zmianami warunków w jego wnętrzu następuje zmiana rozmiaru, kształtu lub budowy nanostruktur. Prowadzi to do zmian przewodnictwa cieplnego, lepkości, aktywności katalizatorów, a co za tym idzie następuje automatyczna zmiana parametrów reakcji. Taka “automatyka” w działaniu reaktora pozwala na uniknięcie bardzo niebezpiecznych sytuacji w których reakcja chemiczna wymyka się spod kontroli, a standardowe urządzenia kontrolno-pomiarowe oraz regulacyjne nie są w stanie z odpowiednią szybkością zareagować.

Badania z zakresu nanostruktur, które znajdą zastosowanie w budowie reaktorów chemicznych prowadzone są w ramach 3-letniego programu badawczego finansowanego z brytyjskiej Rady Inżynierii I Nauk Fizycznych (EPSRC). Zaangażowani w program są eksperci z dziedzin chemii, inżynierii chemicznej oraz materiałoznawstwa.

(pj)