Бош реакциясы: Көміртегі тотығынан көміртегінің өндірілуі
Bosch reaction
Бош реакциясы: CO2 және H2 арасындағы катализдік реакция. Көміртегі, су және жылу өндіреді. Температура 450-600°C, катализатор – темір, кобальт, никель.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
химиялық реакция
the chemical reaction
Бош реакциясы – көмірқышқыл газы (CO2) мен сутегі (H2) арасындағы каталитикалық химиялық реакция, нәтижесінде элементтік көміртек (C, графит), су және салған жылудың 10% қайтарылады. CO2 әдетте катализатордың (мысалы, темір (Fe)) қатысуымен H2 арқылы көміртекке дейін тотықсыздандырылады және белгілі бір температура талап етеді. Жалпы реакция былай жазылады:
The Bosch reaction is a catalytic chemical reaction between carbon dioxide (CO2) and hydrogen (H2) that produces elemental carbon (C,graphite), water, and a 10% return of invested heat. CO2 is usually reduced by H2 to carbon in presence of a catalyst (e. g. iron (Fe)) and requires a temperature level of
The overall reaction is as follows:
CO2(г) + 2 H2(г) → C(қ) + 2 H2O(с)
CO2(g) + 2 H2(g) → C(s) + 2 H2O(l)
Жоғарыда көрсетілген реакция, шындығында, екі реакцияның нәтижесі болып табылады. Бірінші реакция, кері су газы ауысу реакциясы, өте жылдам өтеді:
The above reaction is actually the result of two reactions. The first reaction, the reverse water gas shift reaction, is a fast one:
CO2 + H2 → CO + H2O
CO2 + H2 → CO + H2O
Екінші реакция – реакция жылдамдығын шектейтін кезең:
The second reaction is the rate determining step:
CO + H2 → C + H2O
CO + H2 → C + H2O
Жалпы реакция 650 °C температурада әрбір грамм көмірқышқыл газына 2,3 × 103 джоуль энергия береді. Реакция температурасы 450-600 °C аралығында болады. Темір, кобальт немесе никель катализаторының болуы реакцияны жеделдетеді. Рутений де реакция жылдамдығын арттыруға мүмкіндік береді.
The overall reaction produces 2.3×103 joules for every gram of carbon dioxide reacted at 650 °C. Reaction temperatures are in the range of 450 to 600 °C. The reaction can be accelerated in the presence of an iron, cobalt or nickel catalyst. Ruthenium also serves to speed up the reaction.
Қолданбалар
Сабатье реакциясымен қатар, Бош реакциясы да көмірқышқыл газын жою және ғарыш станциясында таза су өндіру әдісі ретінде зерттеледі. Бұл реакция сондай-ақ үдетілген массалық спектрометрия арқылы радиокөміртекпен мерзімдеу үшін графит өндіруге қолданылады. Бош реакциясы ғарыш станциясындағы тіршілікке қолдау көрсету жүйесін ұстау үшін зерттелуде. Бош реакциясы сутегі мен оттегінің толығымен жабық циклын ұсынады, ол тек атомдық көміртекті қалдық ретінде шығарады, бірақ оның қажетті жоғары температурасын ұстау және көміртегінің жиналуын тиімді басқару қиындықтары Бош реакторы іске асырылғанша көп зерттеулер қажет екенін көрсетеді. Бір мәселе – элементтік көміртегінің түзілуі катализатордың бетін ластайды, бұл реакцияның тиімділігіне кері әсер етеді.
Together with the Sabatier reaction, the Bosch reaction is studied as a way to remove carbon dioxide and to generate clean water aboard a space station. The reaction is also used to produce graphite for radiocarbon dating with Accelerator Mass Spectrometry. The Bosch reaction is being investigated for use in maintaining space station life support. Though the Bosch reaction would present a completely closed hydrogen and oxygen cycle which only produces atomic carbon as waste, difficulties in maintaining its higher required temperature and properly handling carbon deposits mean that significantly more research will be required before a Bosch reactor can become a reality. One problem is that the production of elemental carbon tends to foul the catalyst's surface, which is detrimental to the reaction's efficiency.