海军研究人员使用可持续纤维素原料生产高能量密度喷气燃料

海军空战中心武器部(NAWCWD)的研究人员开发了一种有效的使用可持续纤维素原料生产高能量密度喷气燃料三步工艺,可将纤维素原料转化为有价值的化学前体和高性能喷气燃料混合原料。他们的论文发表在ChemSusChem杂志上。

研究小组在其中描述了通过由醛醇缩合组成的三步法合成可持续的甲基环戊二烯和二甲基二环戊二烯(DMDCPD)的方法。包括催化化学选择性加氢和脱水。

海军研究人员使用可持续的纤维素原料生产高能量密度的喷气燃料

由生物质糖合成甲基环戊二烯(4),二甲基二环戊二烯(5)和RJ-4。伍德罗夫和哈维(2020)


尽管包括汽车和轻型卡车在内的地面车辆可以很容易地由可再生电力或氢气驱动,但目前商用和军用喷气飞机的巨大动力需求取决于碳氢燃料。石油衍生的喷气燃料由正链烷烃,异链烷烃,环烷烃和芳族化合物组成。这些复杂的混合物包含高达25%的芳族化合物,它们会增加颗粒物的排放。为了解决这些问题,大量的研究集中在生产具有降低的芳族含量的全功能生物基喷气燃料的多样化产品组合。

…由于人们对开发高性能生物基喷气燃料的兴趣日益浓厚,该性能可以超越传统喷气燃料,同时减少净CO 2排放,已经探索了许多将生物质原料转化为可持续环烷烃燃料的新技术。这些研究甚至扩展到了高密度的双环化合物,并被用作导弹燃料。例如,我们的小组在2011年证明了无环萜烯芳樟醇向二甲基四氢二环戊二烯(RJ-4)的转化。RJ-4的重量和体积NHOC为42.21 MJ / kg和39.04 MJ / L(比Jet高出17.7%) -A)的密度分别为0.925 g / mL。最近研究了由RJ-4和各种SPK制备的零芳烃高性能喷气燃料替代品,其中RJ-4的浓度高达50%。…最近,研究人员表明RJ-4可以有效地转化为1,3-二甲基金刚烷,这是一种热稳定的喷气燃料,可用于高速应用。

…利用[2,5-己二酮]作为容易获得的生物基底物的潜力,这项工作描述了通过醛醇缩合,催化化学选择性三步法合成可持续的甲基环戊二烯[MCPD]和二甲基二环戊二烯[DMDCPD]的方法。包括催化化学选择性加氢和脱水。通过这种方法,我们证明了能够从无处不在的生物质原料中生成有价值的化学前体和高性能喷气燃料混合原料的能力。-伍德罗夫和哈维(2020)

2,5-己二酮的碱催化羟醛缩合导致形成3-甲基-2-环戊烯-1-酮(MCO),然后将其转化为3-甲基-2-环戊烯-1-醇(MCP)通过用三元Ru催化剂体系RuCl 2(PPh 33 / NH 2(CH 2)2NH 2 / KOH]进行化学选择性还原。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

氢化以96%的化学选择性进行。然后将MCP在70℃下在AlPO 4 / MgSO 4上减压脱水,得到甲基环戊二烯。MCPD随后可以转化为四氢二甲基二环戊二烯(RJ-4)高密度燃料。

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