生产氨的新的环保方式可能为农业氢经济带来好处

自20世纪初期以来，氨就一直维持着人类的生命，但是其产生却留下了巨大的碳足迹。现在，研究人员已经找到一种使其100%可再生的方法。悉尼新南威尔士大学和悉尼大学的化学工程师已经找到了一种方法，可以从空气，水和可再生电力中生产“绿色”氨，而这种氨不需要生产该基本化合物所需的高温，高压和庞大的基础设施。

而且，这种新的生产方法(在基于实验室的概念验证中得到证明)也有可能在向氢经济的全球过渡中发挥作用，在该经济中，氨逐渐被视为解决氢能存储和运输问题的解决方案。 。

在今天发表在《能源与环境科学》上的一篇论文中，来自新南威尔士大学和悉尼大学的作者说，氨合成是20世纪的关键成就之一。当用于将粮食作物的产量翻两番的肥料时，它使农业能够维持不断增长的全球人口。

但是，自1900年代初开始大规模生产氨以来，氨的生产一直是能源密集型的，要求温度高于400°C，压力高于200atm，并且全部由化石燃料提供动力。

新南威尔士大学化学工程学院论文的合著者艾玛·洛弗尔(Emma Lovell)博士说，传统的制氨方法-哈伯-博世(Haber-Bosch)工艺-仅因大规模生产而具有成本效益所需的能源和昂贵的材料数量。

她说：“目前，我们通过哈伯-博世(Haber-Bosch)方法生产氨的方法产生的CO 2比任何其他化学反应都要多。”

“事实上，制造氨会消耗世界约2%的能源，并消耗其1%的CO 2-如果您考虑到全球发生的所有工业过程，这是一个巨大的数目。”

Lovell博士说，除了哈伯-博世(Haber-Bosch)工艺所留下的巨大碳足迹外，必须在集中的位置生产数百万吨的氨，这意味着将更多的能源用于全球运输，更不用说会带来的危害了。将大量存储在一个地方。

因此，她和她的同事们研究了如何廉价，小规模生产和使用可再生能源。

Lovell博士说：“我们的做法不依赖化石燃料资源，也不排放CO 2 ”。

“一旦它在商业上可用，该技术就可以用于现场和按需直接生产氨气-农民甚至可以使用我们的技术制造肥料来就地生产氨气-这意味着我们无需储存和运输。最近在贝鲁特悲惨地看到了储存硝酸铵的潜在危险性。

“因此，如果我们能够使它在本地使用，并根据需要进行生产，那么对社会以及地球的健康都会产生巨大的好处。”

凭空

ARC DECRA研究员和合著者Ali(Rouhollah)Jalili博士说，试图利用电将大气中的氮(N 2)直接转化为氨“由于N 2的固有稳定性，过去十年对研究人员构成了重大挑战。很难溶解和解离。”

Jalili博士和他的同事设计了概念验证的实验室实验，该实验使用等离子体(管中产生的闪电形式)将空气转化为化学家中称为NOx的中间物-NO 2-(亚硝酸盐)或NO 3-(硝化)。这些化合物中的氮比空气中的N2更具活性。

他说：“与悉尼大学的同事一起，我们设计了一系列可扩展的等离子体反应器，它们可以以很高的速率和高能效产生NOx中间产物。”

“一旦我们在水中产生了这种中间物，设计选择性催化剂和扩展系统规模就变得非常容易。我们技术的突破在于结合电化学的高性能等离子体反应器的设计。”

悉尼大学团队的负责人帕特里克·卡伦(Patrick Cullen)教授补充说：“大气等离子体正越来越多地应用于绿色化学中。通过诱导气泡内部的等离子体放电，我们已经开发出一种方法来克服能源效率和工艺规模的挑战，使技术更接近于工业应用。”

储存方案

ARC全球氢经济培训中心的联合主任Scientia教授Rose Amal说，除了能够缩减该技术的优势外，该团队的“绿色”氨生产方法还可以解决存储和存储问题。氢能运输。

“氢非常轻，因此您需要大量空间来存储它，否则必须将其压缩或液化，”阿马尔教授说。

“但是液态氨实际上比液态氢本身存储更多的氢。因此，人们越来越有兴趣将氨用作无碳经济的潜在能源载体。”

阿马尔教授说，可以使用准备出口的新绿色方法大量生产氨。

“我们可以利用太阳能发电厂的电子来制造氨，然后将阳光作为氨而不是氢输出。

“当到达日本和德国等国家时，他们可以将氨分解成氨 和氮，也可以将其用作燃料。”

接下来，该团队将把注意力转向将这一突破商业化，并正在寻求组建一家衍生公司，以将其技术从实验室规模推广到现场。

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