Heather Willauer

Heather Willauer
Heather Willauer holding hydrocarbon liquids.jpg
Willauer pokazuje próbki paliwa syntetycznego
Urodzić się 1974 (wiek 48–49)
Obywatelstwo Stany Zjednoczone
Alma Mater
Berry College w Alabamie
Znany z Paliwo syntetyczne z wody morskiej
Kariera naukowa
Pola Chemia analityczna
Instytucje Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych

Heather D. Willauer (ur. 1974) jest amerykańską chemiczką analityczną i wynalazczynią pracującą w Waszyngtonie w Laboratorium Badawczym Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych (NRL). Kierując zespołem badawczym, Willauer opatentował metodę usuwania rozpuszczonego dwutlenku węgla (CO 2 ) z wody morskiej , równolegle z wodorem (H 2 ) odzyskiwanym przez konwencjonalną elektrolizę wody . Willauer stara się również ulepszyć katalizatory wymagane, aby umożliwić ciągły proces Fischera-Tropscha w celu rekombinacji tlenku węgla (CO) i wodoru w złożone ciekłe węglowodory w celu syntezy paliwa do silników odrzutowych dla samolotów marynarki wojennej.

Szczególnie istotna dla Marynarki Wojennej jest możliwość prowadzenia operacji lotnictwa morskiego na odległych obszarach bez nadmiernego uzależnienia od transportu paliwa lotniczego przez oceany na duże odległości. Marynarka Wojenna bada również wykonalność budowy na lądzie obiektów zdolnych do syntezy nafty z wodoru i CO 2 , uzyskiwanych ze składników wody morskiej . Ze względu na bardzo dużą moc elektryczną wymaganą przez elektrolizę wody do produkcji znacznych ilości wodoru, elektrownie jądrowe lub oceaniczna konwersja energii cieplnej (OTEC) są niezbędne do zasilania instalacji przemysłowych budowanych na lądzie na odległych wyspach w pobliżu morza w strategicznych lokalizacjach.

Edukacja

Willauer uczęszczała do Berry College w Georgii , którą ukończyła z tytułem licencjata z chemii w 1996 roku. W połowie 1999 roku brała udział w 11. Międzynarodowej Konferencji na temat Podziału W Dwufazowych Systemach Wodnych, która odbyła się w Gulf Shores w stanie Alabama . W 2002 roku uzyskała doktorat z chemii analitycznej na Uniwersytecie w Alabamie , pisząc pracę magisterską na temat „Podstawy zachowania się faz i rozdzielania substancji rozpuszczonych w ABS i zastosowaniach w przemyśle papierniczym”, „ABS” to skrót od „ wodnych układów dwufazowych” ". Współpracę z NRL rozpoczęła jako współpracownik, następnie w 2004 roku awansowała na stanowisko naukowca chemika.

Kariera

Willauer zaczął badać systemy dwufazowe i przejścia fazowe po ukończeniu Berry College. W 1998 roku badała wodne układy dwufazowe (ABS) pod kątem możliwości odzyskania cennych barwników ze ścieków produkcyjnych tekstyliów. Badała jony i katalizatory .

Willauera w NRL

W 2000 roku Willauer zaczął badać metody ekstrakcji CO 2 i H 2 z wody morskiej w celu przekształcenia tych cząsteczek w węglowodory przy użyciu procesu Fischera-Tropscha . Badała również katalizatory modyfikowane żelazem (Fe) i zeolitowe (nanoporowaty glinokrzemian ) nośniki katalizatorów do rekombinacji tych cząsteczek w paliwo do silników odrzutowych.

Wcześniejsze badania wykazały, że CO 2 , w postaci dominującego anionu wodorowęglanowego (HCO 3 – ) (96% ułamka molowego ) w wodzie morskiej nieorganicznych form węgla, nie może być ekonomicznie usuwany z wody morskiej. Jednak poprzez zakwaszanie wody morskiej za pomocą przystosowanej elektrolizy z membranami kationoprzepuszczalnymi (nazywanej trójkomorową elektrolizerem do zakwaszania) możliwe jest ekonomiczne przekształcenie HCO 3 – w CO 2 przy pH niższym niż 6 oraz w celu zwiększenia wydajności ekstrakcji. W styczniu 2011 r. NRL zainstalowała prototyp ogniwa do elektrolizy wody morskiej w Naval Air Station Key West na Florydzie.

W 2017 roku Willauer i in. uzyskały patent na urządzenie do ekstrakcji CO 2 z wody morskiej w postaci modułu elektrolityczno- kationowymiennego (E-CEM). E-CEM jest postrzegany jako „kluczowy krok” w produkcji paliwa syntetycznego z wody morskiej. Inni badacze wymienieni w patencie to Felice DiMascio, Dennis R. Hardy, Jeffrey Baldwin, Matthew Bradley, James Morris, Ramagopal Ananth i Frederick W. Williams.

Możliwość syntezy paliwa lotniczego

Willauera i in. (2012) oszacowali, że paliwo do silników odrzutowych można syntetyzować z wody morskiej w ilościach do 100 000 galonów amerykańskich (380 000 l) dziennie, kosztem od trzech do sześciu dolarów za galon. Willauera i in. (2014) wykazali, że katalizator Fischera-Tropscha można zmodyfikować w celu syntezy różnych paliw, takich jak metanol i gaz ziemny , a także olefin , które można wykorzystać jako elementy budulcowe paliwa do silników odrzutowych.

Willauera i in. obliczył, że przez proces trzeba przepuścić około 23 000 galonów amerykańskich (87 000 l) wody morskiej, aby uzyskać ilości wodoru i CO 2 niezbędne do syntezy jednego galona paliwa do silników odrzutowych.

Wybrano wodę morską, ponieważ zawiera 140 razy więcej objętościowo CO 2 niż atmosfera, a konwencjonalna elektroliza wody również daje H 2 . Sprzęt do obróbki wody morskiej jest znacznie mniejszy niż sprzęt do obróbki powietrza. Willauer uważał, że woda morska jest „najlepszą opcją” jako źródło syntetycznego paliwa do silników odrzutowych. Do kwietnia 2014 roku zespół Willauera nie osiągnął jeszcze jakości paliwa wymaganej dla odrzutowców wojskowych, ale we wrześniu 2013 roku był w stanie wykorzystać to paliwo do latania sterowanym radiowo modelem samolotu napędzanym wspólnym dwusuwowym silnikiem spalinowym .

Ponieważ proces ten wymaga znacznych nakładów energii elektrycznej (~250 MW energii elektrycznej głównie do produkcji H 2 poprzez elektrolizę wody, a także w mniejszym stopniu do odzyskiwania CO 2 z wody morskiej), nie można go przeprowadzić na dużym statku, nawet na atomowy lotniskowiec. Instalacje przetwarzające wodę morską w celu uzyskania H 2 i CO 2 (w rzeczywistości CO ), dwóch podstawowych składników niezbędnych do procesu Fischera-Tropscha , muszą być budowane na lądzie, w pobliżu morza, na wyspach w strategicznych odległych miejscach ( np . Hawaje , Guam , Diego-Garcia ) i zasilane przez reaktor jądrowy lub oceaniczną konwersję energii cieplnej (OTEC).

Publikacje

Dokumenty tożsamości

  •   Jonathan G. Huddleston, Heather D. Willauer, Kathy R. Boaz, Robin D. Rogers (26 czerwca 1998). „Rozdzielanie i odzyskiwanie barwników spożywczych przy użyciu wodnych dwufazowych żywic chromatograficznych ekstrakcyjnych”. Dziennik chromatografii B. 711 (1–2): 237–244. doi : 10.1016/S0378-4347(97)00662-2 . PMID 9699992 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  •   Robin D. Rogers, Heather D. Willauer, Scott T. Griffin, Jonathan G. Huddleston (26 czerwca 1998). „Podział małych cząsteczek organicznych w wodnych układach dwufazowych”. Dziennik chromatografii B. 711 (1–2): 255–263. doi : 10.1016/S0378-4347(97)00661-0 . PMID 9699994 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  • Heather D. Willauer, Jonathan G. Huddleston, Scott T. Griffin i Robin D. Rogers (1999). „Podział cząsteczek aromatycznych w wodnych roztworach dwufazowych”. Nauka i technologia separacji . 34 (6–7): 1069–1090. doi : 10.1080/01496399908951081 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  •   Jonathan G. Huddleston, Heather D. Willauer, Robin D. Rogers (23 czerwca 2000). „Badania solwatochromowe w wodnych układach dwufazowych glikolu polietylenowego i soli”. Dziennik chromatografii B. 743 (1–2): 137–149. doi : 10.1016/S0378-4347(00)00230-9 . PMID 10942281 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  •   Mian Li, Heather D. Willauer, Jonathan G. Huddleston i Robin D. Rogers (2001). „Wpływ temperatury na technologię wodnej ekstrakcji dwufazowej na bazie polimerów w procesie roztwarzania papieru”. Nauka i technologia separacji . 36 (5–6): 835–847. doi : 10.1081/SS-100103623 . S2CID 96760221 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  • Heather D. Willauer, Jonathan G. Huddleston i Robin D. Rogers (maj 2002). „Właściwości rozpuszczalników wodnych układów dwufazowych złożonych z glikolu polietylenowego i soli, charakteryzujące się swobodną energią przenoszenia grupy metylenowej między fazami oraz liniową zależnością energii solwatacji”. Badania chemii przemysłowej i inżynieryjnej . 41 (11): 2591–2601. doi : 10.1021/ie0107800 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  •   Ann E. Visser, W. Matthew Reichert, Richard P. Swatloski, Heather D. Willauer, Jonathan G. Huddleston, Robin D. Rogers oraz Wydział Chemii i Centrum Zielonej Produkcji Uniwersytetu w Alabamie (lipiec 2002). „23: Charakterystyka hydrofilowych i hydrofobowych cieczy jonowych: alternatywy dla lotnych związków organicznych do separacji ciecz-ciecz”. Ciecze jonowe . Seria sympozjów ACS. Tom. 818. s. 289–303. doi : 10.1021/bk-2002-0818.ch023 . ISBN 9780841237896 . {{ cytuj książkę }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  • Heather D. Willauer, John Hoover, Frederick W. Williams i George W. Mushrush (styczeń 2004). „Konstrukcja ulepszonego zautomatyzowanego rozpylacza do oceny palności paliwa do silników odrzutowych”. Nauka i technologia naftowa . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  • George W. Mushrush, James H. Wynne, Heather D. Willauer, Christopher T. Lloyd, Janet M. Hughes i Erna J. Beal (2004). „Oleje kuchenne z soi z recyklingu jako surowce do mieszania olejów napędowych”. Badania chemii przemysłowej i inżynieryjnej . 43 (16). {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  • Heather D. Willauer, Ramagopal Ananth, John B. Hoover, George W. Mushrush, Frederick W. Williams (listopad 2004). „Krytyczna ocena zautomatyzowanego atomizera obrotowego”. Nauka i technologia naftowa . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  • George W. Mushrush, Heather D. Willauer, John Hoover, Jean Bailey i Frederick W. Williams (styczeń 2005). „Łatwopalność i płyny hydrauliczne na bazie ropy naftowej”. Nauka i technologia naftowa . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  • „Reakcje niestabilności i płynne paliwo biodiesel pochodzące z recyklingu soi. George W. Mushrush, James H. Wynne, Christopher T. Lloyd, Heather Willauer, Janet M. Hughes”. Źródła energii . styczeń 2005 r.
  • Heather D. Willauer, John B. Hoover, George W. Mushrush i Frederick W. Williams (21 marca 2005). „Ocena aerozoli paliwa lotniczego przy użyciu rozpylacza obrotowego” . 4. Wspólne Spotkanie Amerykańskich Sekcji Combustion Institute . Źródło 17 czerwca 2014 r . {{ cite web }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  • HD Willauer, DR Hardy, F. DiMascio, RW Dorner i FW Williams (2010). „Synfuel z wody morskiej” (PDF) . Przegląd NRL . Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych: 153–154. Zarchiwizowane od oryginału (PDF) w dniu 2013-03-06 . Źródło 2014-06-17 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  •   Ramagopal Ananth, Heather D. Willauer, John P. Farley i Frederick W. Williams (2012). „Wpływ drobnej mgły wodnej na ograniczony podmuch”. Technologia ognia . 48 (3): 641–675. doi : 10.1007/s10694-010-0156-y . S2CID 109720753 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  •   Heather D. Willauer, Dennis R. Hardy, Kenneth R. Schultz i Frederick W. Williams (2012). „Wykonalność i obecne szacunkowe koszty kapitałowe produkcji paliwa do silników odrzutowych na morzu przy użyciu dwutlenku węgla i wodoru” . Dziennik energii odnawialnej i zrównoważonej . 4 (3): 033111. doi : 10.1063/1.4719723 . S2CID 109523882 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )

Patenty

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Heather_Willauer&oldid=1091158659 ”