erd_sol (erd_sol) wrote,
erd_sol
erd_sol

Category:

Экологически чистый метод получения водорода из аммиака


Ученые из Северо-Западного университета Department of Materials Science and Engineering, Northwestern University USA, разработали высокоэффективный, экологически чистый метод преобразования аммиака в водород.

Особенности:

•Суперпротонный CsH₂PO₄ обеспечивает работу электрохимической ячейки при 250 °C;

•Катализатор разложения аммиака интегрирован с катализатором электроокисления водорода;

•Двухслойный анод, содержащим слой катализатора термического крекинга и слой катализатора электроокисления водорода. Cs-промотированный Ru на углеродных нанотрубках (Ru / CNT) служит катализатором термического разложения, а Pt на углеродной саже, смешанной с CsH₂PO₄ используется для катализа электроокисления водорода;

•Аммиак превращается в водород со 100% фарадеевской эффективностью;

•Скорость производства водорода 1,5 моль на грамм катализатора в час при напряжении смещения 0,4 В.

Идея использования аммиака (NH₃) в качестве носителя для доставки водорода в последние годы приобрела особую популярность. Дело в том, что это бинарное неорганическое химическое соединение азота и водорода, намного легче сжижать, чем водород. А, значит, его проще хранить и транспортировать.

Чтобы преобразовать аммиак, ученые построили уникальную электрохимическую ячейку с протонопроводящей мембраной (основной функцией протонопроводящей мембраны является перенос в катодную область протона, образовавшегося в результате ионизации водорода на аноде. Кроме того, протонопроводящая мембрана выполняет роль газоразделителя: она отсекает анодную сторону мембранно-электролитного блока от катодной при пропускании газов) и интегрировали ее с катализатором расщепления.

Сначала аммиак «встречается» с катализатором о, который расщепляет его на азот и водород. Полученный водород немедленно превращается в протоны, которые затем, под воздействием электрического поля, перемещаются через мембрану в электрохимической ячейке. Постоянно отбирая водород, реакция протекает дальше. Такой тип проведения реакции известен как принцип Ле Шателье — Брауна. Удаляя один из продуктов расщепления аммиака — а именно водород, процесс переходит за пределы того, что может сделать обычный катализатор.

Полученный таким образом водород можно использовать в топливном элементе.

Топливный элемент - устройство, эффективно вырабатывающее тепло и постоянный ток в результате электрохимической реакции и использующее богатое водородом топливо. По принципу работы он схож с батареей. Конструктивно топливный элемент представлен катодом, анодом и электролитом. Чем он примечателен? В отличие от тех же батарей, топливные элементы на водороде не накапливают электрическую энергию, не нуждаются в электричестве для повторной зарядки и не разряжаются. Выработка электроэнергии ячейками продолжается до тех пор, пока у них имеется запас воздуха и топлива.

Водород — это чистое топливо, которое при потреблении производит воду в качестве единственного побочного продукта. Такие свойства отличают его от ископаемого, чьи побочные продукты — двуокись углерода, метан и закись азота — меняют климат, способствуя созданию парникового эффекта на планете.

Новый метод преобразования водорода из аммиака отличается своей экологичностью. Для преобразования аммиака в водород используется возобновляемая электроэнергия вместо тепловой на ископаемом топливе. Весь процесс происходит при более низких температурах, чем традиционные методы расщепления (250 °C вместо 500–600 °C). Кроме того, новая технология генерирует чистый водород, который не нужно отделять от непрореагировавшего аммиака или других продуктов. Также процесс эффективен — весь электрический ток, подаваемый на устройство, непосредственно производит водород без каких-либо потерь на паразитные реакции.

Авторы исследования прогнозируют, что новая технология может внести большие изменения в структуру транспортного сектора многих стран.

По данным Агентства по охране окружающей среды США, в 2018 году на перемещение людей и товаров на автомобилях, грузовиках, поездах, кораблях, самолетах и ​​других транспортных средствах пришлось 28% выбросов парниковых газов в Северной Америке — больше, чем в любом другом секторе экономики.

Источник:
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30495-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2542435120304955%3Fshowall%3Dtrue#%20
https://hightech.fm/2021/01/29/ammonia-to-hydrogen
Tags: csh2po4, аммиак, водород, водородное топливо, глобальное изменение климата, глобальное потепление, исследование, наука, технологии, топливный элемент, электрохимический катализ, энергия
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 62 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →

Recent Posts from This Journal