Химические удобрения, пластмасса, волокна, фармацевтические препараты, хладагенты в тепловых насосах, и даже взрывчатые вещества весь аммиак использования как сырье. Кроме того, аммиак был недавно предложен в качестве водородного перевозчика из-за его высокого водородного содержания.В процессе Haber-Bosch, который является главным методом синтеза аммиака, азот реагирует с водородом, используя металлический катализатор, чтобы произвести аммиак. Однако этот производственный процесс проводится на уровне 200 атм и высокие температуры реакции почти 500°C.
Кроме того, производство аммиака требует использования большого количества природного газа, таким образом, ученые искали альтернативные методы, чтобы стабильно синтезировать аммиак при низкой температуре.В недавнем исследовании исследователи из Университета Васэда и Nippon Shokubai Co.
Ltd. достигли очень эффективного синтеза аммиака при низкой температуре с самым высоким урожаем, о котором когда-либо сообщают.«Применяя электрическое поле к катализатору использовал в нашем эксперименте, мы достигли эффективного, небольшого процесса для синтеза аммиака при очень умеренных условиях», говорит профессор Ясуши Секайн из Университета Васэда. «Используя этот новый метод, мы можем собрать очень чистый аммиак как сжатые жидкие и открытые двери к развитию по требованию заводов аммиака, которые работают на возобновляемой энергии».Это исследование было издано в Химической Науке.
В 1972 ruthernium (Рутений) катализатор с щелочными металлами, как находили, уменьшил температуры реакции и давления, необходимые для Haber-Bosch, обрабатывающего, и различные методы были предложены начиная с этого открытия. К сожалению, темпу синтеза аммиака препятствовали кинетические ограничения.«Мы применили электрическое поле постоянного тока к катализатору RUC для нашего синтеза аммиака.
Наша исследовательская группа получила удивительно высокую область аммиака приблизительно 30 ммолей gcat-1h-1 с высокой производственной энергоэффективностью. Не говоря уже о, это было сделано при низких температурах реакции и давлениях от атмосферного до 9 атм, который кинетически управляем. Потребление энергии, чтобы произвести аммиак было очень низким также».То, как исследователи смогли получить такие результаты, могло быть объяснено механизмом, названным поверхностным прыгающим протоном, уникальная поверхностная проводимость, вызванная электрическим полем.
«Наши экспериментальные исследования, включая наблюдение электронного микроскопа, инфракрасные измерения спектроскопии, и изотопические обменные тесты, используя газ азота, доказывают, что прыгающий протон играет важную роль в реакции, поскольку это активирует газ азота даже при низких температурах и смягчает резкие требования условия», объясняет профессор Секайн.Новая техника также обращается к препятствиям в обычном синтезе аммиака, таким как водородное отравление катализаторов Жу и задержки разобщения азота. Кроме того, результаты исследования предполагают, что меньший масштаб, более рассеянное производство аммиака могло быть понято, и строительство высоко эффективных заводов по производству аммиака, которые работают на возобновляемой энергии, станет возможным.
Такие заводы по производству аммиака, как ожидают, произведут 10 – 100 тонн аммиака в день. Профессор Секайн полагает, что их результаты будут важны для энергии будущего и материальных источников.