Science advances · 2024
Direct HCN synthesis via plasma-assisted conversion of methane and nitrogen.
СтатьяНазвание и аннотация: Перевод в очереди
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…
Ошибки и ограничения
История · было → стало
Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.
Kamarinopoulou Nefeli S, Wittreich Gerhard R, Vlachos Dionisios G
Аннотация
Hydrogen cyanide (HCN) is synthesized from ammonia (NH3) and methane (CH4) at ~1200°C over a Pt catalyst. Ammonia synthesis entails several complex, highly emitting processes. Plasma-assisted HCN synthesis directly from CH4 and nitrogen (N2) could be pivotal for on-demand HCN production. Here, we evaluate the potential of dielectric barrier discharge (DBD) N2/CH4 plasma for decentralized catalyst-free selective HCN production. We demonstrate a single-step conversion of methane and nitrogen to HCN with a 72% yield at <300°C. HCN is favored at low CH4 concentrations with ethane (C2H6) as the secondary product. We propose a first-principles microkinetic model with few electron impact reactions. The model accurately predicts primary product yields and elucidates that methyl radical (·CH3) is a common intermediate in HCN and C2H6 synthesis. Compared to current industrial processes, N2/CH4 DBD plasma can achieve minimal CO2 emissions.