東京工業大學集團首次開發出一種催化劑,可以在低於50°C的溫度下由氫氣和氮氣合成氨。
氨作為肥料維持70%人口的生活,年產量達1億噸。然而,作為原材料的氫氣是通過燃燒化石資源獲得的,佔二氧化碳排放總量的 2%。
因此,一直在考慮通過可再生能源發電電解水獲得清潔氫氣而不排放CO2的方法,但使用常規催化劑,從氫氣和氮氣合成氨需要400°C左右的高溫。 .由於產生的大部分可再生能源將用於生產氨,因此可用於製氫的電力可能會短缺。
因此,在本研究中,我們致力於開發一種在低溫下合成氨的催化劑,並專注於即使在低溫下也具有強烈提供電子的特性的“氟化氫化鈣(CaFH)”。 當我們開發出 CaFH 和釕納米粒子的複合催化劑時,我們發現它甚至在 50°C 或更低的溫度下也能合成氨,甚至在室溫下也能運行。不僅如此,即使在200°C的氨合成速率也是目前使用的最高性能催化劑的兩倍以上,而且穩定性是即使在2°C以上的反應溫度下,也能持續運行300小時以上氨合成率沒有降低,也得到了證實。
傳統的催化劑即使經過任何改進也沒有在100℃或更低溫度下運行,但它在100℃或更低的室溫下運行,生產出性能優於現有催化劑的催化劑,意義重大。可以說,利用自然能源生產CO2零排放的氨氣,以及顯著的氨氣生產效率,已經打開了道路。