セリウムでロケット推進燃料をより環境に優しいものにする

セリウム、周期表の元素 58。

セリウムは最も豊富な希土類金属であり、以前に発見されたイットリウム元素とともに、他の元素の発見への扉を開きます。希土類要素。

1803年、ドイツの科学者クラプロットは、スウェーデンの小さな都市ヴァストラスで産出された、燃えると黄土色に見える赤い重い石の中に新元素の酸化物を発見した。同時に、スウェーデンの化学者ベジリウスとヒッシンガーも鉱石中に同じ元素の酸化物を発見しました。 1875 年まで、人々は電気分解によって溶融酸化セリウムから金属セリウムを取得していました。

セリウム金属非常に活性が高く、燃焼して粉末の酸化セリウムを形成する可能性があります。他の希土類元素と混合されたセリウム鉄合金は、硬いものと擦れると美しい火花を発し、周囲の可燃物に着火することができ、ライターや点火プラグなどの点火装置の重要な素材です。また、これらの火花の効果を高めるために、美しい火花、追加された鉄や他のランタニドを伴って、それ自体が燃焼します。セリウム製、またはセリウム塩を含浸させたメッシュは、燃料の燃焼効率を高め、燃料の節約につながる非常に優れた助燃剤となります。セリウムは紫外線や赤外線を吸収する優れたガラス添加剤でもあり、自動車のガラスに広く使用されています。紫外線を防ぐだけでなく、車内の温度を下げ、エアコンの電気代の節約にもなります。

セリウムのより多くの用途は、希土類金属の中で非常にユニークな特性を持つ 3 価のセリウムと 4 価のセリウムの間の変換に基づいています。この機能により、セリウムは酸素を効果的に貯蔵および放出することができ、固体酸化物型燃料電池で酸化還元触媒として使用できるため、電子の方向性の移動が得られ、電流が形成されます。セリウムとランタンを含浸させたゼオライトは、精製プロセス中の石油分解の触媒として機能します。自動車用三元触媒コンバーターに酸化セリウムと貴金属を使用すると、有害な燃料ガスを無公害の窒素、二酸化炭素、水に変換でき、大量の自動車排気ガスを効果的に防止できます。酸素を吸収する能力があるため、酸化セリウムナノ粒子を抗酸化療法に利用する方法も模索されています。米国が開発した固体レーザーシステムにはセリウムが含まれており、トリプトファンの濃度を監視することで生物兵器の検出に使用できるほか、医療検出にも使用できる。

セリウムはその独特の光物理的特性により、非常に重要な触媒でもあり、酸化セリウム(IV)触媒分野の科学者に好まれています。 2018 年 7 月 27 日、サイエンス誌は、上海理工大学材料科学学部のZuo Zhiwei チームによる、光によるメタン変換の促進という主要な科学研究成果を発表しました。変換プロセスの鍵は、安価で効率的なセリウムベースの触媒とアルコール触媒の相乗触媒システムを見つけることです。これは、光エネルギーを使用してメタンを室温で液体生成物に一段階で変換するという科学的問題を効果的に解決します。メタンをロケット推進燃料などの高付加価値化学製品に変換するための、経済的で環境に優しい新しいソリューションです。