As essential as it is in food production, ammonia is making waves for the wrong reasons. This crucial chemical, the second most produced globally behind sulfuric acid, is critical for making fertilizers that feed the world’s population. However, the process used to manufacture it consumes up to 2% of the world’s energy and contributes to about 1.5% of greenhouse gas emissions. Consequently, the quest for sustainable ammonia production methods is on.
Proces Habera-Boscha, stosowany od ponad wieku, odgrywa główną rolę w produkcji amoniaku. Metoda ta w znacznym stopniu opiera się na paliwach kopalnych, zarówno w zakresie niezbędnego ciepła, jak i wodoru wykorzystywanego w procesie. Jednakże, choć elektrochemia stanowi alternatywę dzięki wykorzystaniu energii elektrycznej zamiast ciepła i ciśnienia, wdrożenie tej metody na większą skalę, opłacalną ekonomicznie, nie zostało jeszcze zrealizowane. Sytuacja ta może się jednak wkrótce zmienić dzięki obiecującym badaniom prowadzonym w Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Zespół naukowców z MIT dąży do zmiany obecnego stanu rzeczy w dziedzinie produkcji amoniaku. Opracowali oni metodę prognostyczną, która potencjalnie może pomóc w identyfikacji obiecujących materiałów katalitycznych do elektrochemicznej produkcji amoniaku. Katalizatory odgrywają ważną rolę w przebiegu reakcji chemicznych, a ich właściwości decydują o wydajności tych reakcji.
Badanie, prowadzone pod kierownictwem Bilge Yildiz, profesora Breen M. Kerra na MIT, dostarcza cennych spostrzeżeń. Według Yildiz, zastosowane przez nich podejście pozwala wyodrębnić właściwości fizyczne, które napędzają aktywność katalityczną w produkcji amoniaku. Wyniki te, opublikowane w czasopiśmie „EES Catalysis” wydawanym przez Królewskie Towarzystwo Chemiczne, mogą znacznie przyspieszyć poszukiwania materiałów, dzięki którym ta niskoemisyjna metoda elektrochemiczna stanie się równie konkurencyjna jak proces Habera-Boscha.
As the global population continues to expand, the demand for food and consequently, fertilizer, also increases. However, the Haber-Bosch process, which accounts for over 90% of the world’s ammonia, is at odds with sustainability objectives and climate change targets due to its high energy consumption and carbon footprint. Enter electrochemical ammonia production – while it exists, it needs to be more efficient for industrial-scale utilization. This improvement hinges on finding a metallic catalyst that reduces energy needs and augments ammonia selectivity.
W poszukiwaniu lepszych katalizatorów naukowcy uznali związki azotku metali przejściowych za obiecujące rozwiązania. Związki te, w połączeniu z narzędziami takimi jak teoria funkcjonalna gęstości i uczenie maszynowe, mogą potencjalnie poprawić różne aspekty reakcji. Narzędzia te pomagają w modelowaniu właściwości materiałów i przewidywaniu wyników, przyspieszając w ten sposób poszukiwania skutecznych stopów katalizatorowych.
While there are hurdles to clear—including nitrogen dissociation and hydrogen transfer—such theoretical findings hold promise. They now need practical testing in the lab, which involves building a working reaction cell to gauge the catalyst’s real-time performance. This won’t happen overnight, as Dane Morgan, a professor at the University of Wisconsin, points out. Transforming these theoretical insights into practice will take time, but it’s an exciting leap towards greener ammonia production.
If you’re interested in AI automation for your company, consider exploring innovative solutions at implementi.ai. Więcej szczegółów można znaleźć w oryginalnym artykule prasowym tutaj.
Ta strona używa plików cookie.