Чистая
водородная энергетика
ещё на шаг ближе.
Фотоэлектрохимическое производство аммиака (NH3) потенциально экологично, но страдает от низкой производительности по переработке солнечной энергии в аммиак (SAP ‒ solar-to-ammonia productivity). Кроме того, препятствием выступает также необходимость значительных дополнительных затрат на производственный процесс за счёт восстановления нитратов и окисления воды. Но недавно международная группа исследователей, состоящая из специалистов Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) и Стэнфордского университета, представила свою новаторскую технологию, которая для высокоэффективного производства аммиака использует солнечную энергию.
Под руководством профессора Сон Ен Чана и профессора Джи Вук Чана из Школы энергетики и химической инженерии UNIST и в сотрудничестве с профессором Томасом Ф. Харамильо из Стэнфорда, команда учёных разработала экологичную фотоэлектродную систему на основе перовскита для производства этого соединения, которая превзошла стандарт коммерциализации Министерства энергетики США (DOE) во впечатляющие 1,7 раза, установив новый мировой рекорд эффективности производства аммиака.
Традиционный синтез аммиака ‒ удовольствие не из дешёвых. Процесс Хабера-Боша, при котором смесь азота и водорода пропускается через нагретый катализатор под высоким давлением, в значительной степени зависит от ископаемого топлива и требует 3200 кВт/ч энергии на производство всего 1 тонны аммиака при КПД в 30%.
Но теперь учёные добились беспрецедентной эффективности и надёжности производственного процесса. Как пишут авторы в статье, опубликованной в журнале по каталитическим исследованиямNature Catalysis, тесты продемонстрировали максимальную скорость производства аммиака в 1745 мкг/см2 в час. Это позволяет авторам с уверенностью говорить о перспективах распространения технологии, ведь помимо производства аммиака, новый подход открывает возможности для синтеза высокоценных соединений, используемых в различных отраслях промышленности ‒ от пищевой и фармацевтической до производства удобрений.
«Эта технология обладает огромным потенциалом для производства экологически чистого топлива», ‒ подчёркивает профессор Джи Вук Чан.
«Наше исследование представляет собой значительный прогресс в производстве солнечного топлива, превосходящий стандарты коммерциализации и прокладывающий путь к более устойчивому будущему в производстве аммиака», ‒ вторит коллеге профессор Сон Ен Чан.
Напоследок хочется напомнить о разработке масштабируемого катализатора в Университете Райса, о чём мы писали в ноябре позапрошлого, 2022, года. Будучи весьма доступным (он создан на базе довольно распространённых материалов), этот ускоритель реакций преобразует аммиак в водородное топливо под действием света – хоть солнечного, хоть искусственного.
Это объединяющий момент: оба представленных решения активируются светом; одно ‒ значительно оптимизирует и упрощает синтез аммиака, другое ‒ облегчает его расщепление на азот и водород. Интересно, захотят ли эти две команды (или кто-то третий) объединить две инженерных технологии в одном устройстве? Или это не имеет смысла? А может быть стоит сюда подключить ещё и четырёхкратно превосходящую аналоги технологию хранения водорода, на днях представленную Сколтехом?
По материалам АРМК.
