莫纳什大学的科学家们开发了一种新的环保工艺,可以推动绿色氨的未来生产,这是世界首创。
氨 (NH3) 是一种全球重要的化肥生产商品,有助于维持粮食生产。它目前是通过氮气和天然气中的氢气之间的金属催化反应生产的,使用的是一种称为 Haber-Bosch 工艺的成熟技术。
每公吨氨的生产会导致大约 1.9 公吨二氧化碳的排放,约占全球碳排放量的 1.8%。
由 Doug MacFarlane 教授、Bryan Suryanto 博士和 Alexandr Simonov 博士领导的莫纳什大学科学家团队发现了一种基于鏻盐的工艺,该工艺代表了克服这一碳密集型问题的突破。
这项发表在《科学》杂志上的研究揭示了在反应堆中利用可再生能源生产氨和肥料的潜力,反应堆小到冰箱,可以在单个农场或社区层面推广。
目前正在探索的直接、零碳氨合成方法包括电化学氮还原反应,它可以在室温和压力下从空气、水和可再生能源中产生氨。
但是,莫纳什化学学院的 Suryanto 博士说,以前进行这项工作的尝试以前只能证明非常少量的氨,部分原因是需要“牺牲”质子来源。
“在我们的研究中,我们发现鏻盐可以用作‘质子穿梭’来解决这个限制,”Suryanto 博士说。
“2019 年,全球氨的总产量达到每年 1.5 亿公吨,使其成为世界第二大化工商品。随着全球人口的增加,到 2050 年对氨的需求量将达到每年 3.5 亿公吨. 由于人们对其用作能源载体或燃料的兴趣日益增加,因此预计对氨的需求将进一步增长。
“目前用于生产氨的 Haber-Bosch 工艺是碳密集型的。此外,它还需要高温和高压,并且只能在大型工厂的大型反应器中实现。
“我们的研究使我们能够在室温下以高、实用的速率和效率生产氨。”
化学家麦克法兰教授认为,到 2050 年,使用碳中和生产技术还可以将氨用作燃料并取代化石燃料。
氨已被广泛认为是未来国际航运的理想零碳燃料,预计到 2025 年,该市场价值将超过 1500 亿美元。
MacFarlane 教授说:“我们开发的技术还为未来扩展到非常大的出口生产设施开辟了广泛的可能性,这些设施与专用的太阳能和风电场相连。”
“这些可以位于理想的可再生能源发电地点,例如西澳大利亚北部地区。
“我们的发现已被授权给名为 Jupiter Ionics P/L 的新莫纳什分拆公司,该公司将扩大该工艺以演示在商业应用中的操作。”
莫纳什大学理学院院长 Jordan Nash 教授表示,这项研究代表了对未来可持续燃料开发的重大贡献。
“我赞扬我们世界级研究人员的杰出工作,他们的发现将帮助澳大利亚将自己定位为氨经济的领导者,”他说。