Титульный лист международного журнала «ACS Energy Letters», в котором опубликованы результаты этого исследования. Здесь показан монооксид азота, превращающийся в аммиак. На заднем фоне виден газодиффузионный электрод, содержащий наночастицы железа. [KAIST]
[HERALD BUSINESS = корреспондент Ку Бон Хёк] В Южной Корее разработали технологию, которая позволяет преобразовывать монооксид азота, который в основном выбрасывается электростанциями и образует ультрадисперсную пыль, в водородное топливо.
Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST) объявил 23 марта, что исследовательская группа под руководством профессора Хан Чжон Ина из его департамента гражданского строительства и экологической инженерии разработала высокоэффективную электрохимическую систему для производства аммиака из монооксида азота. В системе используются дешевые катализаторы на основе железа вместо дорогих из драгоценных металлов, что позволило установить самую высокую в мире скорость электрохимического производства аммиака при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Монооксид азота является вредным газом, на долю которого приходится более 95% оксидов азота (NOx), выбрасываемых установками для сжигания, такими как электростанции, промышленные котлы и сталелитейные заводы. Он не только провоцирует заболевание дыхательной системы, но и образует кислотные дожди и озоны в атмосфере. В настоящее время большинство технологий очистки сосредоточено только на простом удалении монооксида азота, но исследовательская группа обратила внимание на ценность выбрасываемого газа. В частности, ученые увидели в высоких реакционных способностях монооксида азота возможность производства аммиака с низким энергопотреблением.
Схематическая диаграмма, показывающая процесс переработки монооксида азота в аммиак [Предоставлено KAIST]
По словам исследовательской группы, чтобы преодолеть ограничения оксида азота, который плохо растворим в воде, вместо поглотителя (абсорбента) монооксида азота, включающего хелат железа, был использован «газодиффузионный электрод», в котором газ непосредственно вводится в электроды, что существенно увеличивает скорость переноса вещества. Это снижает стоимость химических веществ, расходуемых в процессе, и упрощает очистку сточных вод, образующихся во время работы электрохимической ячейки.
На электрод нанесли наноразмерный катализатор на основе железа, чтобы подавить побочные реакций и обеспечить селективность к аммиаку.
Ожидается, что этот подход позволит снизить концентрацию газообразного монооксида азота, необходимую для протекания реакции, до 1 ~ 10% (напомним, в большинстве электрохимических реакций требуется исходный газ 100%-ной чистоты) и тем самым облегчит применение соответствующей технологии в полевых условиях.
Результаты исследования опубликованы 11 марта в международном научном журнале «ACS Energy Letters».
nbgkoo@heraldcorp.com