Enerji Manyetizma Dalgaları Kavramı

Wisconsin Üniversitesi’nde bir araştırma ekibiMadison, karbon bazlı yakıtların yerini alan amonyağa doğru bir adım olabilecek bir süreçle amonyağı nitrojen gazına dönüştürmenin yeni bir yolunu belirledi.

Metal bir katalizör kullanan ve enerji gerektirmek yerine serbest bırakan bu tekniğin keşfi, 8 Kasım 2021’de bildirildi. Doğa Kimyası ve Wisconsin Mezunları Araştırma Vakfı’ndan geçici bir patent almıştır.

Makalenin yazarı ve UW-Madison kimyager John Berry’nin laboratuvarında eski bir doktora sonrası araştırmacı olan Christian Wallen, “Dünya şu anda bir karbon yakıt ekonomisiyle çalışıyor” diye açıklıyor. “Bu harika bir ekonomi değil çünkü atmosfere karbondioksit salan hidrokarbonları yakıyoruz. Karbondioksiti tekrar faydalı bir yakıta dönüştürebileceğimiz gerçek bir karbon döngüsü döngüsünü kapatmanın bir yolu yok.”

Birleşmiş Milletler’in 2050 yılına kadar dünyanın karbon nötr hale gelmesi hedefine doğru ilerlemek için bilim adamları, karbon dışındaki elementlerden enerji üretmenin çevreye duyarlı yollarını düşünmeli ve UW-Madison ekibi, karbon dönüşümlerine dayalı bir nitrojen enerji ekonomisi önermektedir. azot ve amonyak.

Bilim adamları, platin benzeri element rutenyum içeren bir metal katalizöre amonyak eklenmesinin kendiliğinden nitrojen ürettiğini, bu da ilave enerji gerekmediği anlamına geldiğini bulmaktan heyecan duydular. Bunun yerine, bu işlem, yan ürün olarak protonlar ve nitrojen gazı ile elektrik üretmek için kullanılabilir. Ek olarak, metal kompleksi oksijene maruz bırakılarak geri dönüştürülebilir ve tekrar tekrar kullanılabilir, hepsi karbon bazlı yakıtların kullanılmasından çok daha temiz bir işlemdir.

Lester McNall Kimya Profesörü ve araştırma çabalarını geçiş metali kimyası üzerine yoğunlaştıran Berry, “Azot üretmekle kalmayıp, bunu tamamen emsalsiz koşullar altında ürettiğimizi anladık” diyor. “Amonyak-azot reaksiyonunu ortam koşulları altında tamamlayabilmek ve enerji elde edebilmek oldukça önemli bir şey.”

Amonyak, uzun yıllardır yakıt kaynağı olarak yakılmaktadır. Dünya Savaşı sırasında otomobillerde kullanıldı ve bugün bilim adamları, özellikle denizcilik endüstrisinde, benzinin yerine motorlarda yakmanın yollarını düşünüyorlar. Bununla birlikte, yanan amonyak, toksik nitrojen oksit gazları açığa çıkarır.

Yeni reaksiyon, bu toksik yan ürünleri önler. Reaksiyon, amonyak ve rutenyumun elektrot yüzeyinde reaksiyona girdiği bir yakıt hücresine yerleştirildiyse, katalitik konvertöre ihtiyaç duymadan temiz bir şekilde elektrik üretebilirdi.

Wallen, “Bir yakıt hücresi için girdi değil, elektrik çıktısı istiyoruz” diyor. “Herhangi bir voltaj veya ilave kimyasal olmadan oda sıcaklığında amonyağın nitrojene dönüşümünü katalize eden kimyasal bileşikler keşfettik. Bildiğimiz kadarıyla bunu yapan ilk süreç bu.”

“Amonyak-azot reaksiyonunu ortam koşullarında tamamlayabilmek – ve enerji elde edebilmek – oldukça önemli bir şey.”

John Berry

Yüksek lisans öğrencisi ve makalenin yazarı Michael Trenerry, “Haber-Bosch sürecinde nitrojen ve hidrojenden seri olarak üretilen amonyak dağıtımı için yerleşik bir altyapımız var” diyor. “Bu teknoloji karbonsuz bir yakıt ekonomisi sağlayabilir, ancak bu bulmacanın yarısıdır. Amonyak sentezinin dezavantajlarından biri, amonyak yapmak için kullandığımız hidrojenin doğal gaz ve fosil yakıtlardan gelmesidir.”

Bununla birlikte, amonyak üreticileri, hidrojen atomlarının enerji yoğun Haber-Bosch işlemi yerine karbon-nötr su elektrolizi ile sağlandığı “yeşil” amonyak üretmeye çalıştıkça, bu eğilim değişmektedir.

Berry’ye göre amonyak sentezi zorlukları karşılandıkça, amonyağın ortak bir enerji kaynağı veya yakıt olarak kullanılmasının birçok faydası olacaktır. Propan gibi sıkıştırılabilir, taşınması ve saklanması kolaydır. Bazı amonyak yakıt hücreleri zaten mevcut olsa da, bu yeni sürecin aksine, örneğin önce amonyağı nitrojen ve hidrojene ayırarak ilave enerji gerektirirler.

Grubun sonraki adımları arasında, yeni keşiften yararlanan bir yakıt hücresinin nasıl tasarlanacağını bulmak ve gerekli başlangıç ​​malzemelerini oluşturmak için çevre dostu yollar düşünmek yer alıyor.

Trenerry, “Düşünmek istediğim sonraki zorluklardan biri, hidrojen gazı yerine sudan nasıl amonyak üretileceğidir” diyor. “Hayal, yakıt oluşturmak için su, hava ve güneş ışığını koymaktır.”

Referans: “Spontan N2 bir dirutenyum kompleksi tarafından oluşumu, amonyağın elektrokatalitik ve aerobik oksidasyonunu sağlar”, Michael J. Trenerry, Christian M. Wallen, Tristan R. Brown, Sungho V. Park ve John F. Berry, 8 Kasım 2021, Doğa Kimyası.
DOI: 10.1038/s41557-021-00797-w

Bu çalışma ABD Enerji Bakanlığı tarafından desteklendi.





#Kimyagerler #Amonyaktan #Enerji #Kullanmanın #Yeni #Yolunu #Keşfediyor