Группа ученых разработала новый Ni-катализатор на основе имида кальция (CaNH). Он поможет качественнее и эффективнее выделять водород из аммиака при относительно низких температурах. Исследование опубликовано в журнале ACS Catalysis.
Глобальная климатическая ситуация и наши быстро сокращающиеся энергетические ресурсы заставляют людей искать более чистые альтернативы, например водородное топливо. Когда газообразный водород сжигают, он генерирует огромное количество энергии. При этом водород также не содержит в себе вредных парниковых газов. Однако большая часть водородного топлива производится из природного газа или ископаемого топлива, что в конечном итоге увеличивает его углеродный след.
Аммиак (NH3) — углеродно-нейтральное водородное соединение. В последнее время он привлекает большое внимание благодаря высоким показателям плотности энергии и емкости для хранения водорода. Аммиак можно легко сжижать, хранить и транспортировать, а при необходимости превратить в водородное топливо. Однако производство водорода из аммиака — очень медленный и трудоемкий процесс. Для ускорения производства часто используются металлические катализаторы, которые также помогают снизить общее потребление энергии при производстве водорода. Недавние исследования показали, что никель (Ni) — перспективный катализатор для расщепления аммиака. Аммиак адсорбируется на поверхности Ni-катализаторов, после чего связи между азотом и водородом в аммиаке разрываются, а вещества выделяются в виде отдельных газов. Однако для хорошего результата этот процесс требует очень высоких температур.
«Наша цель состояла в разработке высокоактивного катализатора, который был бы при этом энергоэффективным. Наше добавление имида металла в каталитическую систему не только улучшило ее активность, но и помогло нам разгадать неуловимый механизм работы таких систем», — говорит Масааки Китано из Токийского технологического института. Команда обнаружила, что присутствие имида кальция (CaNH) приводит к образованию активных веществ, которые улучшают каталитические характеристики. Это произошло при температуре 50 °C, что на 100 °C ниже необходимой для работы обычных катализаторов на основе никеля. Исследователи также разработали вычислительные модели и провели маркировку изотопов, чтобы понять, что происходит на поверхности катализатора. В расчетах был предложен механизм Марса-ван-Кревелена.
Высокоактивный и долговечный катализатор Ni/CaNH может быть успешно применен для получения газообразного водорода из аммиака. Кроме того, понимание механизма, полученное в результате этого исследования, может быть использовано для разработки катализаторов нового поколения.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
