Ny katalysator gør ammoniak til et innovativt rent brændstof

At træffe foranstaltninger mod klimaændringer og konvertere til samfund, der bruger betydelige mængder vedvarende energi til strøm er to af de vigtigste spørgsmål, der er fælles for udviklede lande i dag. En lovende teknologi i disse bestræbelser bruger brint (H ₂ ) som en vedvarende energikilde. Selvom det er en primær kandidat til ren sekundær energi, store mængder H ₂ skal omdannes til flydende form, hvilket er en vanskelig proces, for lettere opbevaring og transport. Blandt de mulige former for flydende H ₂ , ammoniak (NH ₃ ) er en lovende transportør, fordi den har høj H ₂ massefylde, er let flydende, og kan produceres i stor skala.

Derudover NH ₃ har tiltrukket sig opmærksomhed for nylig som et kulstoffrit alternativt brændstof. NH ₃ er en brændbar gas, der kan bruges i vid udstrækning i termisk elproduktion og industrielle ovne som et alternativ til benzin og let olie. Imidlertid, det er svært at brænde (høj antændelsestemperatur) og genererer skadelige nitrogenoxider (NOx) under forbrændingen.

Forskere ved International Research Organization for Advanced Science and Technology (IROAST) i Kumamoto University, Japan, fokuseret på en "katalytisk forbrændingsmetode" for at løse NH ₃ brændstof problemer. Denne metode tilføjer stoffer, der fremmer eller undertrykker kemiske reaktioner under brændstofforbrænding. For nylig, det lykkedes dem at udvikle en ny katalysator, som forbedrer NH ₃ brændbarhed og undertrykker dannelsen af ​​NOx. Den nye katalysator (CuOx/3A2S) er en mullit-type krystalstruktur 3Al ₂ O ₃ ·2SiO ₂ (3A2S), der bærer kobberoxid (CuOx). Når NH ₃ blev brændt med denne katalysator, forskere fandt, at det forblev meget aktivt i den selektive produktion af N ₂ , hvilket betyder, at det undertrykte NOx-dannelsen, og selve katalysatoren ændrede sig ikke selv ved høje temperaturer. Derudover det lykkedes med in situ ( Operando ) observationer under CuOx/3A2S-reaktionen, og præciserede NH ₃ katalytisk forbrændingsreaktionsmekanisme.

Da 3A2S er et kommercielt tilgængeligt materiale, og CuOx kan fremstilles ved en metode, der er meget udbredt i industrien (vådimprægneringsmetode), denne nye katalysator kan fremstilles let og til lave omkostninger. Dets anvendelse giver mulighed for nedbrydning af NH ₃ ind i H ₂ med varmen fra (lav antændelsestemperatur) NH ₃ brændstof forbrænding, og oprensningen af ​​NH ₃ gennem oxidation.

"Vores katalysator ser ud til at være et skridt i den rigtige retning for at bekæmpe menneskeskabte klimaændringer, da den ikke udleder drivhusgasser som CO ₂ og bør forbedre sofistikeringen af ​​vedvarende energi i vores samfund, " sagde studieleder Dr. Satoshi Hinokuma fra IROAST. "Vi planlægger at udføre yderligere forskning og udvikling under mere praktiske forhold i fremtiden."

Denne undersøgelse blev offentliggjort online i Journal of Catalysis den 26. marts 2018.