Conversion of Methane into Methanol Using the [6,6′-(2,2′-Bipyridine-6,6′-Diyl)bis(1,3,5-Triazine-2,4-Diamine)](Nitrato-O)Copper(II) Complex in a Solid Electrolyte Reactor Fuel Cell Type

Abstract

The application of solid electrolyte reactors for methane oxidation to co-generation of power and chemicals could be interesting, mainly with the use of materials that could come from renewable sources and abundant metals, such as the [6,6′- (2, 2′-bipyridine-6, 6′-diyl)­bis (1,3,5-triazine-2, 4-diamine)]­(nitrate-O)­copper (II) complex. In this study, we investigated the optimal ratio between this complex and carbon to obtain a stable, conductive, and functional reagent diffusion electrode. The most active Cu-complex compositions were 2.5 and 5% carbon, which were measured with higher values of open circuit and electric current, in addition to the higher methanol production with reaction rates of 1.85 mol L–1 h–1 close to the short circuit potential and 1.65 mol L–1 h–1 close to the open circuit potential, respectively. This activity was attributed to the ability of these compositions to activate water due to better distribution of the Cu complex in the carbon matrix as observed in the rotating ring disk electrode experiments.

Fatty acid composition of the methylotrophic yeast Komagataella phaffii grown under low‐ and high‐methanol conditions

“…Reduced C 1 compounds such as methanol are considered promising next‐generation carbon sources for bioconversion as a means of synthesizing various valuable chemicals. Methanol in particular (i) is cheap and abundantly available (Olah, 2005; Yurimoto, 2009), (ii) is highly water soluble, (iii) is a clean material that can be completely oxidized to CO 2 and H 2 O, (iv) can be sustainably converted from the greenhouse gases CH 4 and CO 2 (Garcia et al, 2020; Wu et al, 2019), (v) is a non‐food feedstock that can replace sugars as a carbon source and (vi) offers other benefits as a carbon source for bioconversion. Therefore, using bacteria grown on methanol to produce chemicals may help to alleviate the environmental concerns, costs and foreign dependency associated with the use of petroleum feedstock.…”

Conversão de metano em metanol por intermédio de catalisadores Pdx-My/C (M = Ni e Cu) em reatores de eletrólito polimérico - tipo célula a combustível

“…As propriedades catalíticas do paládio podem ser aplicadas para uma séria de reações como as de: hidrogenação, desidrogenação, hidrogenólise, reforma da fase aquosa, reforma a vapor, redução de oxigênio, evolução de hidrogênio, fotocatálise e oxidação parcial de CH4 [134][135][136] . Em relação aos estudos de oxidação parcial do metano, a superfície catalítica do Pd pode ser essencial devido à sua forte interação com hidrogênio que pode subtrai-lo da estrutura do CH4 fornecendo equilíbrio entre as forças de adsorção do reagente e dessorção dos produtos 22,27,116,130 . O Pd também está tendenciosamente associado a formação do seu estado oxidado PdO presente em superfície que pode facilitar a quebra da barreira de ligação do C -H pelos complexos σ fortemente ligados, de acordo com estudos [46][47][48] de interações energéticas e cinéticas do metal em relação ao CH4.…”

“…O Pd também está tendenciosamente associado a formação do seu estado oxidado PdO presente em superfície que pode facilitar a quebra da barreira de ligação do C -H pelos complexos σ fortemente ligados, de acordo com estudos [46][47][48] de interações energéticas e cinéticas do metal em relação ao CH4. No entanto, o metal nobre apresenta comportamento inferior quando comparado a outros metais não nobres frente a reação de ativação da água 22,24,27,115,116,137,138 . Além de ser um insumo importante para os setores de eletrônica, odontologia, joalheria e aplicações industriais que exercem pressão ascendente sobre o seu preço 139 .…”

“…Os resultados de (r) para Pd/C estão em concordância com os padrões observados nas medidas DMS. A adição de Cu em proporção aumentou a taxa de reação para a produção de metanol, principalmente para materiais Pd50Cu50/C e Pd90Cu10/C, que estão entre os mais seletivos para a geração de peróxido (12%, e ~ 4,7% respectivamente), conforme discutido na figura 27 e relatado por Garcia e colaboradores 27 . O catalisador Cu/C apresentou baixa produção de metanol, indicando falta de sítios de adsorção para ativação de água, no entanto, Cu/C produziu em torno de 8% de H2O2, valor próximo a composição Pd50Cu50/C; este fator destaca mais uma vez a importância do Pd e do PdO no processo de conversão à produtos de interesse e das interações heteroatômicas capazes de modificar as propriedades de adsorção de superfície.…”

“…E no caso da fotocatálise, ocorre perda de radiação incidente devido a opacidade, espalhamento/absorção de luz e necessidade de materiais com alto valor de bandgap para quebrar a ligação C-H do metano 21 . Neste contexto, um número significativo de estudos recentes [22][23][24][25][26][27] consideram as vias eletroquímicas de conversão como um meio promissor, principalmente dada a viabilização do uso de CH4 como matéria-prima para produção de moléculas orgânicas complexas como ácido fórmico, formaldeído, etanol, metanol entre outras 28 , com amplas aplicações na cadeia produtiva global impulsionada por um grande interesse ambiental.…”