Съдържание:

Принципът на Le Chatelier предизвиква нов пробив в зеления амоняк
Принципът на Le Chatelier предизвиква нов пробив в зеления амоняк

Видео: Принципът на Le Chatelier предизвиква нов пробив в зеления амоняк

Видео: Как можно ПРОБИТЬ номер телефона, А ТЫ ЗНАЛ? 2022, Ноември
Anonim

Сега, когато всички знаят за гамбита на Queen, пригответе се за принципа на Le Chatelier. Това е идеята за нов високоефективен процес, който може да изпомпва пазара за зелен амоняк и зелен водород едновременно. Зеленият водород вече е нещо, което оставя амонячната част от пъзела да разбере и Министерството на енергетиката на САЩ вече планира курс в тази посока.

зелен амоняк водород възобновяема енергия
зелен амоняк водород възобновяема енергия

Министерството на енергетиката на САЩ стои зад нов зелен проект за амоняк-водород, насочен към задвижване на глобалната декарбонизация до деформация (снимка чрез US DOE).

Зелен амоняк за зелената икономика на водорода

За тези от вас, които са нови в темата, водородът е изобилен градивен елемент с нулеви емисии на гориво и химикали, който идва главно от изкопаеми източници - но не за дълго. Тъй като цената на вятърната и слънчевата енергия продължава да спада, финансовата картина се подобрява за електролиза, която включва „разделяне“на водорода от водата с електричество.

Други зелени водородни пътища също са в процес на разработване, но електролизата засега има предимство по отношение на пазарната готовност, така че сега всички се вълнуват от зелената водородна икономика на бъдещето. Технологичните пречки обаче остават да бъдат преодолени и една от тях е как да транспортираме водорода по начин, който има смисъл от дъното. Прехвърлянето на водород към съществуващата инфраструктура на газопровода е един от вариантите, но това оставя неизползвани широки части от потенциалния пазар.

Опциите за транспорт се отварят малко по-широко, когато водородът се втечни, но струва пари за втечняване на водорода. Едно нововъзникващо решение е да се използва зеления водород в или близо до точката му на производство, за да се получи зелен амоняк (формулата за амоняк е NH3). Амонякът е по-евтин за втечняване, САЩ вече разполагат с обширна инфраструктура за транспортиране и съхранение на амоняк, а амонячната индустрия със сигурност може да се справи със зелено преобразяване (за протокола повечето амоняк в момента се произвежда от метан или други изкопаеми източници).

Американското министерство на енергетиката банкира зеления амоняк

Всичко това е добре и добре, но какво общо има с водородната икономика на блестящото зелено бъдеще? Много, ако новите изследвания изчезнат. Идеята е да се използва зелен амоняк като транспортируем носител за зелен водород.

Това е по-лесно да се каже, отколкото да се направи, защото сега проблемът е да се отдели водородът от амоняка. Това струва пари и всичко трябва да има смисъл от финансова гледна точка.

Именно там идва американското министерство на енергетиката. Агенцията е била в центъра и се стреми към зеления водород, а също така е подскачала и със зелената амонячна банда.

Департаментът по енергетика формализира усилията си през 2016 г. чрез нова водородна инициатива, наречена REFUEL, съкращение от Възобновяема енергия за горива чрез използване на енергийно гъсти течности. REFUEL има за цел да разработи „мащабируеми технологии за преобразуване на електрическа енергия от възобновяеми източници в енергийно плътни въглерод-неутрални течни горива (CNLF) и обратно в електричество или водород при поискване“.

REFUEL се оформи през 2016 г. през последните дни на администрацията на Обама и ако мислите, че Министерството на енергетиката пусна топката, след като Обама напусна поста през януари 2017 г., познайте отново. Зеленият амоняк е само една от няколкото програми за декарбонизация, провеждани от Министерството на енергетиката с удоволствие през последните четири години. Службата за трансформационна енергия ARPA-E беше натоварена да оглави REFUEL и продължи с покана за стартиране само през поканата през август 2017 г.

Гравитацията залага на усилията Siemens, който заяви, че зеленият амоняк ще даде възможност за „декарбонизация на глобалната икономика до 2100 г. и основни промени на световния енергиен пазар вече днес“.

Толкова за спестяването на всичките ви работни места за въглища!

Декарбонизацията на глобалната икономика продължава

Къде бяхме? О, точно, зелен амоняк. Ако изчисленията ни са верни, REFUEL вече има 17 проекта в своя списък за финансиране, включително безвъзмездна помощ за амоняк-водород, присъдена на екип от изследователи от Северозападния университет. заедно със съдействието на Националната научна фондация.

Екипът на Северозапад току-що публикува резултатите си в Джоул под заглавието „Електрохимична клетка за производство на водород от амоняк в твърда киселина“и ако нямате време да прочетете всичко, водещият автор на изследването е Сосина М Хейл, Уолтър П. Мърфи, професор по материалознание и инженерство в Северозапад, и тя предоставя удобно резюме.

„Трудно и скъпо е да се транспортира водород, но вече съществува обширна система за подаване на амоняк“, обяснява професор Хайле. „Има тръбопроводи за това. Доставяме много амоняк по целия свят за тор. Ако ни дадете амоняк, електрохимичните системи, които разработихме, могат да превърнат този амоняк в готов за горивни клетки, чист водород на място във всякакъв мащаб."

„Преобразуването на амоняк във водород на място и по разпределен начин ще ви позволи да влезете в бензиностанция и да получите водород под налягане за колата си. Нараства и интересът към водородните горивни клетки за авиационната индустрия, тъй като батериите са толкова тежки “, добавя тя.

За да заледява зелената торта, новото устройство за преобразуване на амоняк работи при относително ниска температура от 250 градуса по Целзий, което позволи на екипа да използва електричество от възобновяема енергия за захранване на процеса. Конвенционален електрохимичен процес от този вид изисква по-висока топлина от 500 до 600 градуса по Целзий.

За да заледява черешката на тортата, устройството произвежда чист водород, който не изисква по-нататъшна обработка и не губи енергия от странични реакции.

Всичко това е много интересно от гледна точка на DERS, известна още като разпределени енергийни ресурси, които Енергийният отдел закова като ключ към бъдещето на блестящата зелена, сигурна и устойчива мрежа на бъдещето. Помислете за амонячно гориво, разпределена вятърна енергия и слънчеви решетки на покрива и можете да видите къде се вписва ъгълът водород-амоняк-водород.

Какво е всичко за принципа на Le Chatelier?

Сърцето на Северозападния пробив е електрохимична клетка, която разполага с протон-проводяща мембрана, свързана с катализатор, който може да раздели амоняка на водород и азот.

Реакцията превръща водорода в протони, които след това се изтеглят през мембраната на електрохимичната клетка.

„Непрекъснато издърпвайки водорода, ние караме реакцията да отиде по-далеч, отколкото в противен случай. Това е известно като принципа на Льо Шателие “, обяснява Хайле. „Като премахваме един от продуктите на реакцията на разцепване на амоняк - а именно водородът - ние изтласкваме реакцията напред, извън това, което катализаторът за разцепване на амоняк може да направи сам.“

Принципът на Le Chatelier е инструмент за предсказване, който позволява на химиците да предсказват какво ще се случи, ако нарушите химикал в състояние на равновесие (спойлер предупреждение: той се опитва да възстанови равновесието).

В интересен обрат френският учен, който го разработи - Хенри Луи Льо Шателие - се занимава с производството на амоняк в един момент от дългата си и забележителна кариера.

За съжаление той не се забърка много далеч. Нашите приятели от sciencenotes.org обясняват, че експерименталното му устройство за синтез на амоняк е експлодирало и е убило един от неговите помощници, слагайки край на усилията му в тази област.

Други продължиха да забиват проблема и само няколко години по-късно се появи процесът на Хабер-Бош, който беше подобен на процеса на Льо Шателие, но запълни липсващото парче, като внедри азот, извлечен от въздуха.

Льо Шателие все още беше наоколо по време на този пробив (той почина през 1936 г.) и беше известно, че изразява съжаление, че не се занимава с работата си. Той малко не знаеше!

Изображение (екранна снимка): чрез Министерството на енергетиката на САЩ, ARPA-E.

Популярни по теми