Главная страница / Новости / Как происходит замена углеродного топлива азотомКарта сайта | Контакты

Как происходит замена углеродного топлива азотом

21 ноября 2021

Команда исследователей в Университете штата Висконсин — Мэдисон определил новый способ для преобразования аммиака в газообразный азот через процесс, который может быть шагом к замене аммиака на основе углерода топлива.

Об открытии этого метода, который использует металлический катализатор и высвобождает, а не требует энергии, было сообщено 8 ноября 2021 года в журнале Nature Chemistry, и он получил предварительный патент от Исследовательского фонда выпускников Висконсина.

Концепция волны энергии магнетизма

«В настоящее время мир работает на основе углеродного топлива», — объясняет Кристиан Уоллен, автор статьи и бывший научный сотрудник лаборатории химика Джона Берри из Калифорнийского университета в Мэдисоне. «Это не очень хорошая экономия, потому что мы сжигаем углеводороды, которые выделяют углекислый газ в атмосферу. У нас нет способа замкнуть цикл настоящего углеродного цикла, в котором мы могли бы превратить углекислый газ обратно в полезное топливо».

Чтобы приблизиться к цели Организации Объединенных Наций по обеспечению углеродно-нейтрального мира к 2050 году, ученые должны рассмотреть экологически ответственные способы создания энергии из элементов, отличных от углерода, и команда UW-Madison предлагает экономику энергии азота, основанную на взаимном преобразовании азот и аммиак.

Добавление аммиака к металлическому катализатору

Ученые были взволнованы, обнаружив, что добавление аммиака к металлическому катализатору, содержащему платиноподобный элемент рутений, спонтанно дает азот, а это означает, что не требуется дополнительной энергии. Вместо этого этот процесс можно использовать для производства электричества с протонами и газообразным азотом в качестве побочных продуктов. Кроме того, металлический комплекс может быть переработан под воздействием кислорода и использован многократно, что намного чище, чем при использовании топлива на основе углерода.

«Мы выяснили, что мы не только производим азот, но и делаем его в совершенно беспрецедентных условиях», — говорит Берри, профессор химии Лестера МакНолла, который сосредоточивает свои исследования на химии переходных металлов. «Возможность завершить реакцию превращения аммиака в азот в условиях окружающей среды — и получить энергию — очень важно».

История использования амиака

Аммиак сжигают в качестве источника топлива в течение многих лет. Во время Второй мировой войны он использовался в автомобилях, и сегодня ученые рассматривают способы сжигания его в двигателях в качестве замены бензина, особенно в морской промышленности. Однако при сжигании аммиака выделяются токсичные газы оксида азота.

Как происходит замена углеродного топлива азотом

Новая реакция позволяет избежать этих токсичных побочных продуктов. Если бы реакция была размещена в топливном элементе, где аммиак и рутений реагируют на поверхности электрода, он мог бы чисто производить электричество без необходимости в каталитическом нейтрализаторе.

Однако эта тенденция меняется, поскольку производители аммиака пытаются производить «зеленый» аммиак, в котором атомы водорода поставляются путем углеродно-нейтрального электролиза воды вместо энергоемкого процесса Габера-Боша.

По словам Берри, по мере решения задач синтеза аммиака использование аммиака в качестве обычного источника энергии или топлива принесет много преимуществ. Он сжимается, как пропан, его легко транспортировать и хранить.

Хотя некоторые аммиачные топливные элементы уже существуют, они, в отличие от этого нового процесса, требуют дополнительной энергии, например, сначала для расщепления аммиака на азот и водород.

Следующие шаги группы включают выяснение того, как спроектировать топливный элемент, который использует преимущества нового открытия, и рассмотрение экологически безопасных способов создания необходимых исходных материалов.

«Одна из следующих задач, о которых я хотел бы подумать, — это получение аммиака из воды вместо газообразного водорода», — говорит Тренерри. «Мечта — добавить воду, воздух и солнечный свет, чтобы создать топливо».

Источник

Метки: