Переосмысление роли лития в производстве «чистого» аммиака
Однако их новый процесс объединяет газообразный азот и жидкости, отдающие водород, такие как этанол, с заряженным литиевым электродом, и вместо того, чтобы молекулы газообразного азота распадались на части при повышении температуры и давления, атомы азота прилипают к литию, а затем соединяются с водородом, образуя образуют молекулу аммиака.
Эта технология, называемая синтезом аммиака с участием лития, работает при низких температурах, а также является регенеративной, восстанавливая исходные материалы при каждом цикле производства аммиака.
«Происходят два цикла. Первый — это регенерация источника водорода, а второй — регенерация лития», — сказал ведущий исследователь Миниш Сингх в заявлении для СМИ. «В этой реакции существует симфония из-за циклического процесса. . Что мы сделали, так это лучше поняли эту симфонию и попытались очень эффективно модифицировать ее, чтобы создать резонанс и заставить ее двигаться быстрее.
Этот процесс является последней инновацией лаборатории Сингха в поисках чистого аммиака. Ранее его группа разработала способы производства химического вещества с использованием солнечного света и сточных вод и создала электрифицированный медный сетчатый экран, который снижает количество энергии, необходимой для производства аммиака.
Их последнее достижение основано на реакции, известной ученым уже почти столетие.
Экономически целесообразно
«Подход на основе лития можно найти в любом учебнике по органической химии. Он очень хорошо известен, — сказал Сингх. — Но нашим вкладом было заставить этот цикл работать эффективно и достаточно избирательно для достижения экономически жизнеспособных целей».
Эти цели включают высокую энергоэффективность и низкую стоимость. Если этот процесс расширить, он будет производить аммиак по цене около 450 долларов за тонну, что на 60% дешевле, чем предыдущие методы на основе лития и другие предлагаемые экологически чистые методы.
Но селективность также важна, поскольку многие попытки сделать производство аммиака более чистым привели к образованию большого количества нежелательного газообразного водорода.
Результаты группы Сингха являются одними из первых, которые позволили достичь уровня селективности и энергопотребления, который может соответствовать стандартам Министерства энергетики для промышленного производства аммиака.
Исследователь также сказал, что процесс, который можно осуществить в модульном реакторе, можно сделать более экологичным, питая его электричеством от солнечных батарей или других возобновляемых источников и подпитывая реакцию воздухом и водой.
Производство водорода
Эта технология также может помочь достичь еще одной энергетической цели — использования водорода в качестве топлива. Достижению этой цели препятствовали трудности с транспортировкой легковоспламеняющейся жидкости.
«Мы хотим производить водород, транспортировать его и доставлять на водородные насосные станции, откуда водород можно будет подавать в автомобили. Но это очень опасно», — сказал Сингх. «Аммиак может выступать в качестве переносчика водорода. Его очень дешево и безопасно транспортировать, а в пункте назначения вы можете превратить аммиак обратно в водород.
Ученый и его команда сейчас сотрудничают с General Ammonia Co. Опробовать и масштабировать процесс производства аммиака с использованием лития на заводе в районе Чикаго.