В Южной Корее удалось разложить закись азота на кислород и азот на 99,98% при 42 °C с помощью шаровой мельницы
- KOREA HERALD
- 23 часа назад
- 2 мин. чтения
Корреспондент Гу Бон Хёк
- Команда во главе с профессором Бэк Чон Бом из UNIST достигла разложения закиси азота при комнатной температуре
- Достигнута энергоэффективность, в шесть раз превышающая существующие термокаталитические процессы
Профессор Бэк Чон Бом (слева), исследователи Ким Сын Хён и Ли Чжэ Сон [Предоставлено UNIST]
Корейская исследовательская группа разработала технологию, позволяющую разлагать закись азота (N₂O), которая имеет парниковый эффект в 310 раз сильнее, чем углекислый газ, при температуре близкой к комнатной с эффективностью почти 100%.
Ожидается, что она будет способствовать сокращению выбросов парниковых газов и достижению углеродной нейтральности за счет энергоэффективной переработки закиси азота, образующейся в выхлопных газах двигателей и в ходе химических процессов.
21 октября команда во главе с профессором Бэк Чон Бома из факультета энергетики и химической инженерии UNIST (Ульсанского национального института науки и технологий) объявила о разработке первого в мире процесса разложения закиси азота с помощью механического воздействия и трения быстро вращающихся шариков.
Закись азота — это газ, выделяющийся в основном в результате химических процессов и выхлопов двигателей. Он вызывает парниковый эффект (GWP), в 310 раз более сильный, чем углекислый газ, и ускоряет разрушение озонового слоя. Будучи химически очень стабильным, для сколько-нибудь значимого разложения закиси азота в традиционных термокаталитических процессах требуется температура выше 445 °C, что требует значительных затрат энергии.
Исследовательская группа разложила закись азота с помощью метода, при котором катализатор оксида никеля (NiO) и газ закиси азота помещались вместе в реакционную емкость (шаровую мельницу), содержащую шарики диаметром несколько миллиметров, а затем смесь перемешивалась. Столкновения и трение между шариками создают дефекты высокой плотности и состояние ультраокисления на поверхности катализатора оксида никеля. Это позволяет осуществлять низкотемпературное высокоскоростное разложение, которое ранее было невозможно с помощью традиционных термических катализаторов.
Результаты экспериментов показали, что этот процесс разлагает 1761 мл закиси азота в час при температуре 42 °C с коэффициентом преобразования 99,98 %. Это более чем в шесть раз превышает энергоэффективность по сравнению с термическими каталитическими процессами, использующими тот же катализатор.
Схематическая диаграмма реакции разложения закиси азота на азот и кислород посредством механохимического процесса [Предоставлено UNIST]
Исследовательская группа также проверила применимость этой технологии в автомобилях и химических заводах. В экспериментальной установке, имитирующей дизельный двигатель автомобиля, закись азота был удален на 95–100%. В непрерывном процессе, проверяющем способность очистки газа в крупном масштабе, была достигнута степень конверсии примерно 97,6%. Кроме того, была продемонстрирована стабильная производительность разложения даже при наличии кислорода и влаги, как в реальных процессах или выхлопных газах автомобилей.
Экономический анализ также показал, что эта технология более чем в восемь раз дешевле существующих термокаталитических процессов.
«Поскольку Европа включила закись азота в качестве нового объекта регулирования в свои нормы выбросов Euro VII, которые вступили в силу в 2024 году, значимость технологий, способных обрабатывать этот газ, значительно возросла» - сказал профессор Бэк Чон Бом, добавив: «данная технология может эффективно обрабатывать закись азота, образующуюся в выхлопных газах дизельных двигателей, в процессах производства азотной и адипиновой кислот, а также в выхлопных газах аммиачных судовых двигателей, способствуя достижению углеродной нейтральности и сокращению выбросов парниковых
Результаты исследования опубликованы 26 сентября в международном научном журнале Advanced Materials, специализирующемся на материалах и энергетике.
Комментарии