韩国机械和材料研究所 (KIMM) 是科学和信息通信技术部管辖的一个机构,开发了一种创新工艺,该工艺使用可再生能源在室温和常压下生产氨。通过开发可产生零碳排放的氨生产工艺,该技术有望在未来为实现碳中和做出巨大贡献


在首席研究员 Dae Hoon Lee 博士的带领下,等离子体工程系的 KIMM 研究团队成功开发了一种创新的零碳生产氨工艺。8 月 5 日,他们在ACS 能源快报上发表了他们的研究成果。

碳中和的新炼金术:新工艺使用可再生能源在室温和常压即可生产氨

Fritz Haber 和 Karl Bosch 于 1913 年开发的合成氨的有机过程(Haber-Bosch 法)生产用作肥料的氨,被认为是极大提高农业生产力的发现,并成为农业发展的基础。创新。最近,氨作为一种零碳排放的环保燃料受到关注。这是因为氨是氮和氢的化合物,即使燃烧也不会排放二氧化碳。


但是,使用哈伯-博世法合成氨,必须满足高压高温条件,压力至少为200个大气压,温度至少为400摄氏度。此外,由于使用天然气等化石燃料来生产氢气,因此会消耗大量能源,从而导致高水平的二氧化碳排放。


根据英国皇家学会 2020 年的一份报告,哈伯-博世法生产氨消耗了全球约 1.8% 的能源,这一过程中排放的二氧化碳水平占全球二氧化碳排放总量的 1.8%。


KIMM 研究团队开发的生产氨的工艺涉及将水与氮等离子体结合,从而产生氢和氮氧化物。这些生成的氧化物在催化剂的作用下被还原成氨。这种等离子体反应产生的氮氧化物 99% 以上变成一氧化氮,很容易被还原成氨。然后,一氧化硝基与联产氢气反应生成氨,选择性超过 95%,等离子体分解过程中产生的热量用于催化合成过程。


由于该工艺不使用任何化石燃料,并且是一种可以生产二氧化碳零排放的“绿色氨”的技术,它的产率是现有电化学氨生产技术的 300 至 400 倍,被认为是主要的Haber-Bosch 方法的替代方法

碳中和的新炼金术:新工艺使用可再生能源在室温和常压即可生产氨

此外,该过程可以通过模块化系统相对容易地大规模扩展,因为与水和氮气在室温/压力条件下发生反应,而不是必须在高温/压力条件下进行。满足现有的氨生产方法。此外,氨生产过程中产生的副产品硝酸盐水溶液可用作农业营养液和氧化剂。


未来,KIMM 研究团队希望通过开发规模化和商业化技术来提高氨生产的成本和效率。该团队还旨在与国内外工程公司合作,将他们的工作扩展到氨工厂,特别是可以在常压和常温条件下运行的中小型工厂。


首席研究员 Dae Hoon Lee 博士强调,他和他的团队开发了一种环保的氨生产工艺,可以应用于实际设施,理论上不会排放任何碳。他还表示,他和他的团队将尽最大努力进行后续研发,以帮助大幅减少全球碳排放。


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