Le Chatelier Tus Thawj Coj Tshaj Tawm Tshiab Tshiab Hauv Ammonia Kev Sib Tw

2023 Tus sau: Isabella Ferguson | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-08-03 14:10

Tam sim no txhua tus paub txog tus Poj Huab tais tus Gambit, npaj txhij rau Le Chatelier txoj hauv kev. Qhov ntawd yog qhov kev xav tom qab cov txheej txheem kev ua haujlwm siab tshiab uas tuaj yeem tso tawm kev lag luam rau ammonia thiab ntsuab hydrogen ob qho tib lub sijhawm. Green hydrogen yog twb yog ib qho, uas tawm ntawm daim ammonia ntawm cov duab dhos ua si los xam, thiab Tsoom Fwv Teb Chaws Asmeskas Tuam Tsev Zog twb tau npaj ib chav hauv qhov kev taw qhia ntawd.

Tsoom Fwv Teb Chaws Asmeskas Lub Zog yog nyob tom qab ib qho tshiab ntsuab ammonia-to-hydrogen project tsom mus rau qhov kev tshaj tawm thoob ntiaj teb hloov mus rau kev ceev ceev (screenshot ntawm US DOE).

Ntsuab Ammonia Rau Kev Lag Luam Ntsuab Hydrogen

Rau cov ntawm koj tshiab rau cov ncauj lus, hydrogen yog ib qho muaj ntau, pes tsawg emission roj thiab tshuaj lom neeg lub tsev thaiv uas tau los ntawm cov pob zeb los ntawm cov pob zeb - tab sis tsis yog ntev. Vim tias tus nqi cua thiab hnub ci zog poob qis, daim duab nyiaj txiag tau txhim kho rau electrolysis, uas cuam tshuam nrog "cais" hydrogen los ntawm dej nrog hluav taws xob.

Lwm txoj hauv kev hydrogen ntsuab kuj tseem nyob hauv kev tsim kho, tab sis electrolysis zoo li muaj ntug rau tam sim no hais txog kev ua lag luam-npaj tau, yog li tam sim no txhua tus tau txais tag nrho cov kev txaus siab txog kev lag luam ntsuab hydrogen ntawm lub neej yav tom ntej. Txawm li cas los xij, kev thev naus laus zis tseem yuav tsum hla dhau, thiab ib qho ntawm lawv yog li cas thauj cov hydrogen hauv txoj kev uas ua rau kev nkag siab hauv qab. Piggybacking hydrogen mus rau cov raj xa hluav taws xob uas twb muaj lawm yog ib qho kev xaiv, tab sis qhov ntawd tawm mus ntau qhov ntawm kev ua lag luam tsis muaj peev xwm.

Tsheb thauj mus los kev xaiv qhib tawg ntau me ntsis thaum hydrogen yog liquefied, tab sis nws raug nqi nyiaj rau liquefy hydrogen. Ib qho kev daws teeb meem tshiab yog siv cov hydrogen ntsuab ntawm lossis nyob ze nws cov chaw tsim khoom ua rau ntsuab ammonia (cov qauv rau ammonia yog NH3). Ammonia tsis kim dua rau liquefy, Tebchaws Asmeskas twb muaj tsheb thauj neeg ammonia thiab cov chaw khaws cia hauv thaj chaw, thiab kev lag luam ammonia tuaj yeem ua nrog kev pleev ntsuab (rau cov ntaub ntawv, ammonia feem ntau tam sim no tsim los ntawm methane lossis lwm yam pob txha pob zeb).

Tsoomfwv Meskas Lub Zog Hluav Taws Xob Nyiaj Txiag Rau Green Ammonia

Qhov ntawd yog txhua yam zoo thiab zoo, tab sis dab tsi nws yuav tsum ua nrog hydrogen kev lag luam ntawm lub txim taws ntsuab tom ntej? Ntau ntau, yog tias qhov kev tshawb nrhiav tshiab tawm. Lub tswv yim yog siv cov tshuaj ntsuab ammonia ua kev thauj khoom rau thauj ntsuab.

Qhov yooj yim hais dua li ua tiav, vim hais tias tam sim no qhov teeb meem tau txais cov hydrogen tawm ntawm ammonia. Uas raug nqi nyiaj, thiab tag nrho cov tau ua kom muaj kev nkag siab txog nyiaj txiag.

Thiab, qhov ntawd yog qhov chaw ua haujlwm ntawm Tsoomfwv Meskas Lub Zog ntawm. Lub chaw lis haujlwm tau ua ntej thiab hauv nruab nrab hauv kev thawb tawm rau cov khoom siv ntsuab hydrogen, thiab nws tau dhia tawm ntawm ntsuab ammonia bandwagon zoo li.

Lub Tsev Haujlwm Saib Xyuas Lub Zog tau tsim kho nws cov kev siv zog hauv xyoo 2016 los ntawm kev tawm tsam hydrogen tshiab hu ua REFUEL, luv luv rau Kev Siv Hluav Taws Xob Hluav Taws Xob rau Cov Hluav Taws Xob los ntawm Kev Siv Lub Zog-cov kua roj. REFUEL lub hom phiaj ntawm kev tsim "cov cuab yeej ua kom loj hlob rau kev hloov hluav taws xob lub zog los ntawm cov hluav taws xob txuas ntxiv mus rau hauv lub zog-tuab carbon-nruab nrab cov kua roj (CNLFs) thiab rov qab mus rau hluav taws xob lossis hydrogen ntawm kev thov."

REFUEL tau hloov xyoo 2016 lub sijhawm kawg ntawm Obama thawj coj, thiab yog tias koj tab tom xav tias Lub Tsev Haujlwm Saib Xyuas Lub Zog tau muab lub pob pov tseg tom qab Obama tawm haujlwm hauv Lub Ib Hlis 2017, twv ntxiv. Green ammonia tsuas yog ib qho ntawm ntau qhov kev txiav txim siab txuas mus los ntawm Lub Chaw Haujlwm Zog nrog gusto plaub xyoos dhau los. Lub chaw ua haujlwm hloov kho zog ARPA-E tau ua haujlwm nrog nqe lus hais txog REFUEL thiab nws tau mus tom ntej nrog kev sib tham-tsuas yog pib rooj sib tham thaum lub Yim Hli 2017 xwb.

Qiv gravitas rau lub dag zog yog Siemens, uas tshaj tawm tias ntsuab ammonia yuav pab "kev txiav txim siab ntawm kev lag luam thoob ntiaj teb los ntawm 2100 thiab cov kev hloov pauv tseem ceeb hauv ntiaj teb kev lag luam hluav taws xob muaj hnub no."

Ntau heev rau kev txuag tag nrho koj cov haujlwm pob zeb!

Qhov Kev Txiav Txim ntawm Lub Ntiaj Teb Kev Lag Luam Txuas Ntxiv

Peb nyob qhov twg? Huag txoj cai, ntsuab ammonia. Yog tias peb tus lub xov tooj yog qhov tseeb, REFUEL twb muaj 17 txoj haujlwm ntawm nws cov nyiaj khwv tau los, suav nrog cov nyiaj ammonia-to-hydrogen nyiaj pub rau ib pab neeg tshawb fawb ntawm Northwestern University. nrog rau kev pab los ntawm National Science Foundation.

Pab pawg Northwestern tsuas yog luam tawm lawv cov kev tshwm sim hauv Joule hauv qab cov ntsiab lus, "Cov Khoom Siv Hluav Taws Xob Acid Electrochemical Cell rau Kev Ua Hluav Taws Xob Hydrogen los ntawm Ammonia," thiab yog tias koj tsis muaj sijhawm nyeem tag nrho, tus thawj coj ntawm kev kawm yog Sossina M Haile, Walter P. Murphy Xibfwb ntawm Science Science thiab Engineering ntawm Northwestern, thiab nws muab cov ntsiab lus siv tau.

"Nws nyuaj thiab kim heev rau thauj thauj hydrogen, tab sis muaj ntau qhov kev xa khoom ntawm ammonia twb muaj lawm," tus xibfwb Haile tau piav qhia. “Nws muaj cov raj dej rau nws. Peb xa ammonia ntau thoob plaws lub ntiaj teb rau chiv. Yog tias koj muab rau ammonia, cov tshuab hluav taws xob uas peb tsim tau tuaj yeem hloov cov ammonia rau roj-npaj-huv si, huv si hydrogen hauv qhov chaw ntawm txhua qhov ntsuas."

"Kev hloov cov ammonia rau hydrogen ntawm chaw thiab hauv txoj kev faib khoom yuav cia koj tsav tsheb mus rau hauv chaw nres tsheb roj thiab tau txais cov pa hydrogen rau koj lub tsheb. Kuj tseem muaj kev txaus siab zuj zus rau cov roj hydrogen ua roj rau cov chaw lag luam kev lag luam vim roj teeb hnyav heev, "nws hais ntxiv.

Txhawm rau cov dej qab zib ntsuab, cov khoom hloov pauv ammonia tshiab ua haujlwm ntawm qhov ntsuas kub tsis tshua tsawg ntawm 250 degrees Celsius, uas pab cov neeg ua haujlwm tau xa hluav taws xob los ntawm hluav taws xob txuas ntxiv mus rau lub zog los ua cov txheej txheem. Cov txheej txheem hluav taws xob sib txawv ntawm cov kev txheeb ntawd yuav tsum muaj cua sov ntau dua 500 mus txog 600 degrees Celsius.

Txhawm rau cov dej khov rau ntawm lub ncuav mog qab zib, cov cuab yeej tsim tawm cov khoom siv hydrogen ntshiab uas tsis tas yuav tsum tau ua ntxiv, thiab nws tsis poob lub zog rau qhov kev tawm tsam.

Tag nrho cov no yog qhov txaus siab heev los ntawm qhov pom ntawm DERS, aka faib cov khoom siv hluav taws xob, uas lub Chaw Haujlwm Saib Xyuas Lub Zog tau ua ntsia hlau los ua qhov tseem ceeb rau lub neej yav tom ntej ntawm lub ntsej muag ntsuab, ruaj ntseg, thiab rov tiv thaiv lub neej tom ntej. Xav tias muaj roj ammonia, faib hluav taws xob cua, thiab ruv tsev hnub ci hnub, thiab koj tuaj yeem pom qhov twg hydrogen-ammonia-hydrogen angle haum.

Dab tsi Txhua Qhov No Hais Txog Le Chatelier Txuj Ci?

Lub plawv ntawm Northwestern kev sib txuas yog lub xov hluav taws xob electrochemical uas ua kis las lub cev tiv thaiv kab mob proton, ua rau sib txuas nrog cov catalyst uas tuaj yeem sib cais ammonia rau hauv hydrogen thiab nitrogen.

Cov tshuaj tiv thaiv hloov cov hydrogen rau hauv protons, uas yog tom qab rub tawm los ntawm daim nyias nyias ntawm lub tshuab hluav taws xob.

"Los ntawm kev rub tawm ntawm cov tshuaj hydrogen mus tas li, peb tsav cov tshuaj tiv thaiv mus ntxiv dua li qhov cuam tshuam. Qhov no yog lub npe hu ua Le Chatelier txoj cai, "piav qhia Haile. "Los ntawm kev tshem tawm ib qho ntawm cov khoom ntawm ammonia-splitting cov tshuaj tiv thaiv - uas yog cov hydrogen - peb thawb cov tshuaj tiv thaiv mus tom ntej, tshaj li qhov uas ammonia-splitting catalyst tuaj yeem ua ib leeg."

Le Chatelier txoj hauv kev yog qhov khoom siv twv ua ntej uas ua rau cov kws kho mob kwv yees tias yuav muaj xwm txheej dab tsi yog tias koj cuam tshuam cov tshuaj lom neeg hauv lub xeev kom sib luag (cov lus ceeb toom: nws sim kom rov tsim kom muaj kev sib npaug).

Hauv qhov kev txaus siab twist, tus kws tshawb fawb Fabkis tus kws tsim nws - Henry Louis Le Chatelier - dabbled hauv ammonia ntau lawm ntawm ib qho hauv nws lub neej ntev thiab tseem ceeb.

Hmoov tsis zoo, nws tsis tau dab neeg nyob deb. Peb cov phooj ywg dhau ntawm sciencenotes.org piav qhia tias nws sim tshuaj tua hluav taws xob ammonia tau tawg thiab tua ib qho ntawm nws cov neeg pab, ua rau nws lub zog ntawm thaj chaw ntawd.

Lwm tus txuas ntxiv mus yuam kev ntawm qhov teeb meem, thiab tsuas yog ob peb xyoos tom qab tus txheej txheem Haber-Bosch tau tshwm sim, uas zoo ib yam li Le Chatelier mus sib hais tab sis tau sau rau hauv cov uas ploj lawm los ntawm kev tso cov pa nitrogen tawm ntawm huab cua.

Le Chatelier tseem nyob ib puag ncig thaum lub sijhawm ntawd (nws tuag xyoo 1936), thiab tau paub tias muaj kev tu siab vim tsis ua raws nws txoj haujlwm. Me ntsis nws puas paub!

Cov duab (duab): dhau ntawm US Department of Energy, ARPA-E.