日语

 

更新(月/日/年):2023 年 4 月 6 日

开发一种高效、稳定的氨合成催化剂,即使在波动的供氢条件下也能实现

– 面向高性能氨合成与利用可再生能源电解制氢相结合 –

 
研究员) NISHI Masayasu,高级研究员,陈世源,高级研究员,TATENO Hiroyuki,研究员,MOCHIZUKI Takehisa,能源过程研究所能源催化剂技术组组长,TAKAGI Hideyuki,全球零排放研究中心制氢与储存组组长,NANBA Tetsuya,研究中心副主任,福岛可再生能源研究所

积分

  • 开发一种用于氨合成的高活性催化剂,即使在波动条件下也能快速启动和关闭操作。
  • 氨收率比传统催化剂提高15倍以上
  • 这种新型催化剂将有助于利用可再生能源及其产品的氨合成工艺的实际应用,例如间歇供应条件下的电解制氢。

新研究成果图

利用可再生能源将水解制氢与氨合成相结合


背景

氨分子中不含碳原子,不排放二氧化碳2即使燃烧,因此以氨作为燃料替代化石资源的技术引起了人们的关注。哈伯-博世工艺是一种通过化石基氢和氮在高温高压条件(400-600℃和100-300atm)催化下反应人工合成氨的工业工艺。这个过程会排放大量的CO2尤其是在化石氢生产过程中。因此,开发新工艺势在必行,利用空气中的氮气和利用太阳能、风能等可再生电力电解水产生的绿色氢气来合成氨。

一般来说,可再生电力的电量会根据天气和地理条件而波动。因此,使用可再生电力电解水产生的电解氢也会波动。因此,氨合成装置有时会因电解制氢无法供应而停止并恢复运行状态。因此,即使在波动的操作条件下,使用电解氢的氨合成催化剂也应该具有高性能。为了节省资源,开发能够在比工业哈伯-博世工艺更低的温度和压力下有效催化氨合成的催化剂也至关重要。

 

摘要

AIST的研究人员开发了一种新型催化剂,适用于利用可再生能源电解制氢和合成氨的一体化工艺。

该催化剂由负载在通过超生长方法(称为SGCNT)生产的单壁碳纳米管上的钌(Ru)和铯(Cs)组成。即使在波动的操作条件下,特别是在快速停止和恢复以满足电解制氢供应的情况下,这种Cs-Ru/SGCNT催化剂也能稳定地合成氨。此外,即使反应温度和压力低于常规条件,氨收率仍比文献报道的催化剂高15倍。电解氢的生产与受天气和地理条件影响的可再生能源供应高度相关。然而,这种催化剂可以利用可再生电力及其产品将电解制氢和温和的氨合成结合起来,这可能会大大减少碳足迹,从而为绿色氨合成提供另一种途径。





▲ 页面顶部