CuOx/3A2S producerar selektivt N 2 och H 2 O från NH 3 genom en tvåstegsreaktion. Kredit:Dr Satoshi Hinokuma
Att vidta åtgärder mot klimatförändringar och omvandla till samhällen som använder betydande mängder förnybar energi för kraft är två av de viktigaste frågorna som är gemensamma för utvecklade länder idag. En lovande teknik i dessa ansträngningar använder väte (H 2 ) som en förnybar energikälla. Även om det är en primär kandidat för ren sekundär energi, stora mängder H 2 måste omvandlas till flytande form, vilket är en svår process, för enklare förvaring och transport. Bland de möjliga formerna av flytande H 2 , ammoniak (NH 3 ) är en lovande bärare eftersom den har högt H 2 densitet, är lätt flytande, och kan tillverkas i stor skala.
Dessutom, NH 3 har uppmärksammats nyligen som ett kolfritt alternativt bränsle. NH 3 är en brännbar gas som kan användas i stor utsträckning i termisk kraftproduktion och industriella ugnar som ett alternativ till bensin och lättolja. Dock, det är svårt att bränna (hög antändningstemperatur) och genererar skadliga kväveoxider (NOx) vid förbränning.
Forskare vid International Research Organization for Advanced Science and Technology (IROAST) vid Kumamoto University, Japan, fokuserat på en "katalytisk förbränningsmetod" för att lösa NH 3 bränsleproblem. Denna metod lägger till ämnen som främjar eller undertrycker kemiska reaktioner under bränsleförbränning. Nyligen, de lyckades utveckla en ny katalysator som förbättrar NH 3 brännbarhet och undertrycker genereringen av NOx. Den nya katalysatorn (CuOx/3A2S) är en kristallstruktur av mullittyp 3Al 2 O 3 ·2SiO 2 (3A2S) som bär kopparoxid (CuOx). När NH 3 brändes med denna katalysator, forskare fann att den förblev mycket aktiv i den selektiva produktionen av N 2 , vilket betyder att det undertryckte NOx-bildning, och själva katalysatorn förändrades inte ens vid höga temperaturer. Dessutom, de lyckades med på plats ( Operando ) observationer under CuOx/3A2S-reaktionen, och klargjorde NH 3 katalytisk förbränningsreaktionsmekanism.
Eftersom 3A2S är ett kommersiellt tillgängligt material och CuOx kan tillverkas med en metod som används allmänt inom industrin (våtimpregneringsmetod), denna nya katalysator kan tillverkas enkelt och till låg kostnad. Dess användning möjliggör nedbrytning av NH 3 in i H 2 med värmen från (låg antändningstemperatur) NH 3 bränsleförbränning, och reningen av NH 3 genom oxidation.
"Vår katalysator verkar vara ett steg i rätt riktning för att bekämpa antropogena klimatförändringar eftersom den inte släpper ut växthusgaser som CO 2 och bör förbättra sofistikeringen av förnybar energi i vårt samhälle, " sa studieledaren Dr. Satoshi Hinokuma från IROAST. "Vi planerar att bedriva ytterligare forskning och utveckling under mer praktiska förhållanden i framtiden."
Denna forskning publicerades online i Journal of Catalysis den 26 mars 2018.
