液体金属の独特の力を利用したアンモニアの新しい製造方法は、広く使用されている化学物質の製造によって引き起こされる炭素排出量の大幅な削減につながる可能性があります。

アンモニアは私たちの食料の多くを栽培するための肥料として使用されていますが、また、クリーンエネルギー水素を安全に輸送するキャリアとして。

世界的な生産量は、アンモニアただし、環境コストは高くつきます。世界のエネルギーの 2% 以上を消費し、世界の炭素排出量の最大 2% を生み出します。

RMIT研究員であり、このテーマに関する研究の筆頭著者であるカルマ・ズライキ博士は、彼女のチームのより環境に優しい代替案は、現在窒素と水素を分解するために使用されている100年前のハーバー・ボッシュ・プロセスよりも使用する熱が20％少なく、圧力が98％少ないと述べた。アンモニア。

作品が登場するのは、自然触媒作用。

「現在、世界中でアンモニアが生産され、オーストラリアの排出量の2倍を占めています。このプロセスを改善し、エネルギー消費量を減らすことができれば、アンモニアの排出量を大幅に減らすことができます。」炭素排出量」とRMIT工学部のZuraiqi氏は語った。

研究の結果、低エネルギーアプローチは、より効果的なエネルギーに依存することで、現在のゴールドスタンダードと同じくらい効果的にアンモニアを生成できることが示されました。液体金属触媒を必要とせず、圧力の力も軽減されます。

「私たちが使用している銅とガリウムも、現在のアプローチで触媒として使用されている貴金属ルテニウムよりもはるかに安価で豊富です」とズライキ氏は述べた。「これらの利点はすべて、これをエキサイティングな新開発にしており、私たちは研究室の外でさらに進んでテストしたいと考えています。」

液体金属が助けになる

RMITのトーベン・ダーネケ教授を含むチームは、アンモニア生成、炭素回収、エネルギー生成のために液体金属触媒の特殊な特性を活用する最前線に立っています。

触媒とは、化学反応それ自体が消費されることなく、より速く簡単に発生します。

この最新の研究では、窒素の原料を分解する触媒として、銅とガリウムを含む小さな液体金属の液滴（その固い地殻、液体の外核、固体の内核構造から「ナノプラネット」と呼ばれる）を作成することで、彼らの新しい技術が披露された。そして水素。

「液体金属を使用すると、化学元素をより動的に移動させることができるため、あらゆるものが界面に到達し、より効率的な反応が可能になり、触媒作用に理想的です」と Daeneke 氏は述べています。「銅とガリウムは、別々ではどちらもアンモニア生成にとって良くない触媒として軽視されていましたが、一緒にすると非常によく機能します。」

テストの結果、ガリウムが窒素を分解するのに対し、銅の存在は水素の分解を助け、これらを組み合わせることで、現在のアプローチと同じくらい効果的に、数分の１のコストで機能することが明らかになりました。

「私たちは基本的に、2つの金属間の相乗効果を利用し、それぞれの活性を高める方法を見つけました」とDaeneke氏は語った。

RMIT は現在、RMIT と QUT が共同所有するこのテクノロジーの商業化を主導しています。

業界向けのアップスケーリング

従来のハーバー・ボッシュプロセスで生産されるアンモニアは大規模な施設でのみ実行可能であるが、チームの代替アプローチは大規模生産と小規模の分散型生産の両方に適しており、太陽光発電所で少量が安価に生産され、輸送コストが削減される可能性がある。そして排出量。

この技術は、肥料用のアンモニアの製造に応用できることは明らかであるが、水素産業の重要な実現要因となり、化石燃料からの脱却を支援する可能性がある。

「水素をより安全で輸送しやすくする良い方法の1つは、水素をアンモニアに変えることです」とDaeneke氏は説明した。「しかし、現在の技術で生成されたアンモニアを水素キャリアとして使用すると、水素産業からの排出により世界の排出量が大幅に増加する可能性があります。私たちのビジョンは、グリーンアンモニア生成技術と、水素これにより、途中で大きな損失を被ることなく、グリーンエネルギーを世界中に安全に輸送できるようになります。」と彼は述べた。次の課題は、これまで実験室環境で実証されてきたテクノロジーをさらにスケールアップし、さらに低い圧力でも動作するようにシステムを設計して、より幅広い業界向けの分散型ツールとしてより実用的なものにすることです。

「現段階で、我々はこの結果に本当に興奮しており、業界向けにこれを拡大することに興味がある潜在的なパートナーと話し合うことに熱心です」と同氏は述べた。

詳細情報: