Эксперты: «Зеленый» подход к созданию аммиака поможет поддерживать население
Исследовательская группа UCF совместно с сотрудниками Virginia Tech разработала новый «зеленый» подход к созданию аммиака, который может способствовать стабилизации питания растущего мирового населения.
«В перспективе новый подход позитивно повлияет на производство аммиака с использованием возобновляемых источников энергии, таких как электричество, генерируемое солнечной энергией или ветром, – сказал физик профессор Сяофэн Фэн. – Данный подход позитивно повлияет на стабильность развития нашего общества».
Аммиак, соединение азота и водорода, необходим для всей жизни на планете, это критически важный компонент большинства удобрений, которые используют для производства продуктов питания. Начиная со времен первой мировой войны, аммиак в основном производили с использованием метода Хабера-Боша, который интенсивно использует энергию и ископаемое топливо. До сих пор для улучшения процесса существовали значительные препятствия.
Наибольшая преграда для синтеза аммиака – высокоэнергетический барьер для активации молекул азота. Для того, чтобы химический процесс демонстрировал высокую скорость реакции, молекулы азота и водорода необходимо нагреть до температуры от 350 до 550 градусов Цельсия под давлением 56-130 м на квадратный дюйм с присутствием катализаторов на основе железа. Химическая реакция происходит только при очень высоких температурах и давлении.
Ученые не раз пытались провести синтез аммиака в более мягких условиях, использование электрической энергии дало свои плоды. При электрохимическом методе в условиях комнатной температуры активные электроны используются для управления реакцией с водой в качестве источника водорода, но электроны, проходящие через электрод, не эффективны – скорость реакции очень низкая.
«В рамках исследования мы обнаружили новый механизм, благодаря которому электроны с помощью катализатора гидрида палладия можно использовать гораздо эффективнее. Новый подход может не только обеспечить новый путь синтеза аммиака с минимальной электрической энергией, но также помочь исследователям в решении других сложных реакций для преобразования возобновляемой энергии, например, превращения углекислого газа в топливо», – сказал Фэн.
«Превращение азота в аммиак при комнатной температуре – довольный интересный процесс. Квантовое химическое моделирование предложило уникальный путь реакции для палладиевого катализатора с более низким энергетическим барьером», – сказал соавтор Хонлиан Ксин, доцент Virginia Tech.
«В перспективе новый подход позитивно повлияет на производство аммиака с использованием возобновляемых источников энергии, таких как электричество, генерируемое солнечной энергией или ветром, – сказал физик профессор Сяофэн Фэн. – Данный подход позитивно повлияет на стабильность развития нашего общества».
Аммиак, соединение азота и водорода, необходим для всей жизни на планете, это критически важный компонент большинства удобрений, которые используют для производства продуктов питания. Начиная со времен первой мировой войны, аммиак в основном производили с использованием метода Хабера-Боша, который интенсивно использует энергию и ископаемое топливо. До сих пор для улучшения процесса существовали значительные препятствия.
Наибольшая преграда для синтеза аммиака – высокоэнергетический барьер для активации молекул азота. Для того, чтобы химический процесс демонстрировал высокую скорость реакции, молекулы азота и водорода необходимо нагреть до температуры от 350 до 550 градусов Цельсия под давлением 56-130 м на квадратный дюйм с присутствием катализаторов на основе железа. Химическая реакция происходит только при очень высоких температурах и давлении.
Ученые не раз пытались провести синтез аммиака в более мягких условиях, использование электрической энергии дало свои плоды. При электрохимическом методе в условиях комнатной температуры активные электроны используются для управления реакцией с водой в качестве источника водорода, но электроны, проходящие через электрод, не эффективны – скорость реакции очень низкая.
«В рамках исследования мы обнаружили новый механизм, благодаря которому электроны с помощью катализатора гидрида палладия можно использовать гораздо эффективнее. Новый подход может не только обеспечить новый путь синтеза аммиака с минимальной электрической энергией, но также помочь исследователям в решении других сложных реакций для преобразования возобновляемой энергии, например, превращения углекислого газа в топливо», – сказал Фэн.
«Превращение азота в аммиак при комнатной температуре – довольный интересный процесс. Квантовое химическое моделирование предложило уникальный путь реакции для палладиевого катализатора с более низким энергетическим барьером», – сказал соавтор Хонлиан Ксин, доцент Virginia Tech.
