中国研究员用纤维素氢解合成高密度航空燃料

2019-03-25 10:00

OFweek氢能网讯：中国科学家已经开发出一种将农业和木材采伐过程中的植物废料，通过氢解作用，转化为高密度航空燃料的方法。通过调整反应条件，还可以选择性生产甲基环戊烷，作为高辛烷值汽油添加剂。

研究人员表示，他们的新工艺具有许多优点，包括使用更便宜的原料，温和的反应条件，更少的步骤，更高的密度和更低的最终产品凝固点。相关成果已发表在Joule期刊上。

虽然链烷烃（如支链辛烷值、十二烷值和十六烷值）之前已经从用于航空燃料的纤维素中提取出来，但研究人员认为，这是首次研究出更复杂的聚环烷烃化合物，可以用作高密度航空燃料。

大连化学物理研究所研究员、该研究的作者之一李宁认为，这种新型生物燃料可能有助于航空“走向绿色”。“我们的生物燃料对于减少二氧化碳排放很重要，因为它来自生物质，与传统航空燃料相比，它具有更高的密度（或体积热值）。我们知道，使用高密度航空燃料可以在不改变油箱油量的情况下，显著增加飞机的航程和有效载荷。”李宁表示。

李宁和他的团队发现纤维素可以选择性地使用氢解作用转化为2,5－hexanedione。然后他们开发了一种分离化合物2,5－己二酮的方法，将氢化反应产物中的5－甲基糠醛转化为2,5－己二酮，同时保持产物中的2,5－己二酮不变。

这导致了71％的分离碳产量——比他们最初工作时的产品产量增加了5％。最后，他们将氢与麦草纤维素中的2,5－己二酮反应，得到最终产物：C12和C18聚环烷烃的混合物，凝固点较低，密度比传统喷气燃料高10％左右。

尽管在这项研究中，研究人员在实验室规模生产了这种生物燃料，而生产过程中“廉价、丰富的纤维素原料、更少的生产步骤、更低的能源成本和消耗，意味着它将很快投入商业使用。”李宁预测。由于试用更低的成本就能生产出更高密度燃料，该技术将带来比传统航空燃料生产更高的利润。

当然，困难也是存在的。阻碍这一过程的最大问题是使用二氯甲烷将纤维素分解成2,5－己二酮，而该化合物通常被用作油漆去除剂的溶剂，被视为对环境和健康存在危害。

李宁称：“我们将继续探索一种环保型、可再生的有机溶剂，以取代二氯甲烷在纤维素氢化分解为2,5－己二酮过程中所使用的溶剂。同时，我们将研究2,5－己二酮在其他燃料和增值化学品合成中的应用。”

当前，国家自然科学基金、中国科学院DNL合作基金、中国科学院战略重点研究项目、国家基础研究与发展重点项目、中国博士后科研基金、iChEM博士后科研基金资助。