Прорывной метод использования жидкого металла для производства зеленого аммиака может радикально сократить выбросы углекислого газа, связанные с глобальным производством этого важного химического вещества.
Исследователи из Университета RMIT разработали низкоэнергетический метод, который может проложить путь к устойчивому процессу производства зеленого аммиака, который жизненно важен как для сельского хозяйства, так и для чистой энергетики.
Двойная роль аммиака в производстве продуктов питания и энергии
Аммиак играет решающую роль в мировой экономике, в основном используется в удобрениях для увеличения большей части мировых запасов продовольствия.
Он также играет решающую роль в секторе чистой энергетики в качестве носителя водорода, многообещающего альтернативного топлива.
Несмотря на свою важность, традиционное производство аммиака требует значительных экологических издержек. Современные методы потребляют свыше 2% мировой энергии и обеспечивают почти 2% мировых выбросов углерода.
Широко используемый процесс Габера-Боша, разработанный более века назад, является очень энергоемким и требует экстремального тепла и давления для разделения азота и водорода на аммиак. Однако новые исследования предлагают более экологичную альтернативу, потенциально революционизирующую производство аммиака.
Более экологичная альтернатива снижает потребление энергии
Под руководством доктора Кармы Зурайки, научного сотрудника Университета RMIT, команда разработала инновационный подход, который снижает потребление энергии и выбросы.
Их метод использует на 20% меньше тепла и требует на 98% меньше давления по сравнению с традиционным процессом Габера-Боша. Прорывные результаты демонстрируют эффективность этого низкоэнергетического подхода в производстве аммиака без ущерба для эффективности.
“На производство аммиака во всем мире в настоящее время приходится вдвое больше выбросов, чем в Австралии. Если мы сможем улучшить этот процесс и сделать его менее энергоемким, мы сможем значительно сократить выбросы углекислого газа, — сказал Зурайки.
Этот новый метод может значительно сократить выбросы углекислого газа, связанные с производством аммиака, предлагая более устойчивое решение для удовлетворения глобальных потребностей.
Жидкометаллические катализаторы: ключ к эффективности
Команда RMIT находится в авангарде исследований жидкометаллических катализаторов для различных применений, включая производство аммиака, улавливание углерода и производство энергии.
Катализаторы — это материалы, которые ускоряют химические реакции, не потребляя при этом, и в этом случае жидкометаллические катализаторы открыли новые возможности для производства зеленого аммиака.
Исследователи создали ‘nano planet’, крошечные капли жидкого металла, содержащие медь и галлий, которые действуют как катализаторы реакции.
Эти нанопланеты с их твердой корой и жидким ядром эффективно расщепляют азот и водород, образуя аммиак.
Комбинация меди и галлия оказалась более эффективной вместе, чем любой металл, используемый отдельно: галлий способствует расщеплению азота, а медь способствует расщеплению водорода.
“Медь и галлий по отдельности не учитывались как плохие катализаторы производства аммиака, но вместе они делают эту работу очень хорошо, — объяснил ” профессор RMIT Торбен Даенеке.
Эта синергия между двумя металлами предлагает экономически эффективную и богатую альтернативу драгоценным металлам, таким как рутений, используемым в традиционных процессах.
Масштабирование и будущий потенциал
Хотя традиционный процесс Габера-Боша возможен только в крупных промышленных условиях, метод зеленого аммиака команды RMIT потенциально может быть масштабирован как для крупномасштабного, так и для децентрализованного производства.
Такая гибкость может привести к мелкомасштабному производству зеленого аммиака на объектах возобновляемой энергетики, таких как солнечные фермы, что еще больше снизит транспортные расходы и выбросы.
Помимо применения в производстве удобрений, эта технология зеленого аммиака может сыграть решающую роль в водородной экономике.
Преобразование водорода в аммиак делает его более безопасным и простым в транспортировке. Однако если в качестве носителя водорода использовать аммиак, полученный традиционными методами, выбросы могут увеличиться, противодействуя преимуществам водорода как чистого источника энергии.
Хотя лабораторные результаты являются многообещающими, следующей задачей является масштабирование метода производства зеленого аммиака для промышленного использования. В настоящее время команда работает над разработкой системы, которая сможет работать при еще более низком давлении, что сделает ее более практичной для различных отраслей.
Этот инновационный подход к производству экологически чистого аммиака может изменить правила игры в сокращении выбросов и стимулировании перехода к более чистым источникам энергии, сделав будущее аммиака более экологичным и устойчивым.
