Новая реакция может лечь в основу альтернативного метода производства аммиака
Москва, 16:04, 03 Май 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Поиск более энергоэффективного и экологически дружественного метода производства аммиака для удобрений привело к открытию нового типа каталитической реакции.
Исследователи Оук-Риджской национальной лаборатории использовали наномерные шипы углерода для катализа реакции получения аммиака из азота и воды, сообщает sciencedaily.com. Дополнительно в процессе применялась соль лития и электрическое поле. Исследование, представленное в Science Advances, описывает новый тип катализатора, существование которого теоретически предполагалось, но никогда не демонстрировалось.
«Работа вещества полностью основана на электрическом поле. Мы никогда не наблюдали такого с азотом, — сказал ведущий автор работы, Адам Рондинон. – Мы называем его физическим катализатором».
Обычно для получения аммиака используют реакцию Габера-Боша, потребляющий много энергии. Процессу требуются высокие температуры и давление для разрушения стабильных связей в молекулярном азоте. Промышленное производство аммиака потребляет около 3% мировой энергии и отвечает за 3-5% всех выбросов парниковых газов.
Альтернативный процесс исследований протекает при комнатной температуре в водном растворе азотного газа и соли перхлората лития с помощью уникального катализатора в форме наномерных углеродных шипов. Структуры, длиной 50-80 нм и толщиной острия менее 1 нм, действуют как горячие точки для усиления электрического поля и привлечения положительно заряженных ионов лития. Последние, предположительно, тянут за собой молекулы азота, концентрирующиеся вокруг углеродных шипов и начинающих реагировать, формируя аммиак.
«Нормальные катализаторы создают химические связи. Здесь они не требуются. Протекание реакции обеспечивает мощное электрическое поле», — объяснил Рондинон.
Процесс имеет низкий КПД – 12%, ограничивающий его ценность для промышленного использования. Но открытие уникальной электрохимии может помочь в разработке альтернативных способов получения аммиака.
