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 – это 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) является перспективным катализатором 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, Facebook и Twitter.
