富山大学：用3D打印机制造：带催化剂的反应容器
富山大学
与美国国家材料科学研究所（NIMS）合作，我们首次成功生产了“具有自催化功能的金属催化剂反应器”。
“具有自催化功能的金属催化反应器”：
使用激光处理和3D打印机创建此金属催化的反应器。
该反应器可以在高温高压的严酷条件下使用。
3D金属反应管的制造：
激光熔喷和计算机程序控制一起使用。
以不锈钢，金属和合金为原料，
脊柱结构，整体结构（多个平行管），
可以制造具有各种空间结构的3D金属反应管。
在精细金属表面添加催化活性点：
接下来，在细金属表面上进行化学处理或氧化/还原处理。
我们已经成功地在内部精细金属表面上创建了催化活性点。
缩小反应堆本身：
该金属反应管的内表面可以直接用作催化剂。
不需要用常规方法填充庞大的负载型催化剂。
反应器本身已经大大减小了尺寸。
实际应用示例：
汽油和轻油的高速连续合成：
使用铁3D催化反应管从二氧化碳和氢气高速连续合成汽油和轻油，
使用钴或铁3D催化反应管从合成气中高速生产汽油和轻油
快速连续生产合成气：
使用镍3D催化反应管从二氧化碳和天然气中快速连续生产合成气，
“在高温高压催化反应中，证明了与常规技术相当的反应性。”
合成液体燃料装置：
水下甲烷水合物：
如果应用于海上生产的合成液体燃料工厂，则有可能在海洋上生产海上天然气和甲烷水合物，包括各种能源产品和化学产品。
生物质转化为液体燃料：
此外，该公司表示，将有可能减少从二氧化碳或生物质到液体燃料和化学品的合成反应的规模和成本。
光学在线
http://www.optronics-media.com/news/20200817/67029/
具有自动催化功能的金属催化剂反应器：采用3D打印技术制造
-可能发生高温和高压反应，从而大大缩小工厂的规模-
高温高压型大型反应釜：
许多化学工厂使用装有大量负载型催化剂的大型高温高压反应器。
需要创新的反应过程和设备以降低催化剂和设备的成本和尺寸，并节省能源。
椿树教授，研究组：
利用激光熔喷技术利用高熔点金属的3D打印技术。
我们已经成功生产出具有精确控制的精细结构的金属反应器。
微观结构，金属反应器：
接下来，对内表面进行化学处理以使细金属表面具有催化功能，从而导致产生“具有自催化功能的金属催化反应器”。
该反应器以及常规的催化反应器可以在高温和高压条件下使用。
在精细金属表面上的催化功能：
用这种技术
无需在反应管中填充负载型催化剂，
许多催化反应器可以缩小尺寸，
这将导致资本投资和催化剂成本的减少。
此外，工厂本身可以大大压实。
压缩工厂本身：
在现有技术中，下一种生产方法需要空间并且不可能。
离岸生产
车载生产
它也可以应用于船舶上的生产。
应用反应示例：
二氧化碳加氢，液态烃燃料合成，
甲烷和二氧化碳等的重整反应
在高温和高压条件下的反应中实现高活性和长催化剂寿命。
海底甲烷水合物的使用：
而且，在日本领先的海底甲烷水合物的使用中，
可以期待广泛的应用，包括高速生产海上液态合成燃料。
国立材料科学研究所（NIMS）：
富山大学已申请了该技术的专利申请（申请号：日本专利申请2020-93320）
这项研究的结果将于2020年8月14日（英国时间）在英国科学杂志“自然通讯”的在线公告版本中发布。
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20200814/index.html
Metal 3D printing technology for functional integration of catalytic system
Published: 14 August 2020
Qinhong Wei, Hangjie Li, […]Noritatsu Tsubaki
Nature Communications volume 11, Article number: 4098 (2020) Cite this article
Metrics detailsNature Communications
Abstract
Mechanical properties and geometries of printed products have been extensively studied in metal 3D printing.
However, chemical properties and catalytic functions, introduced by metal 3D printing itself, are rarely mentioned.
Here we show that
metal 3D printing products themselves can simultaneously serve as chemical reactors and catalysts (denoted as self-catalytic reactor or SCR) for direct conversion of C1 molecules (including CO, CO2 and CH4) into high value-added chemicals.
The Fe-SCR and Co-SCR
successfully catalyze synthesis of liquid fuel from Fischer-Tropsch synthesis and CO2 hydrogenation;
the Ni-SCR efficiently produces syngas (CO/H2) by CO2 reforming of CH4.
Further,
the Co-SCR geometrical studies indicate that metal 3D printing itself can establish multiple control functions to tune the catalytic product distribution.
The present work
provides a simple and low-cost manufacturing method to realize functional integration of catalyst and reactor, and will facilitate the developments of chemical synthesis and 3D printing technology.