Diese "mildere" Ammoniaksynthesemethode kann der Umwelt helfen

01.11.2018 - China

Ein chinesisches Forschungsteam hat einen "milderen" Weg zur Synthese von Ammoniak entwickelt, bei dem niedrigere Temperaturen und Drücke als bei der derzeitigen Methode erforderlich sind. Das Verfahren bietet große Chancen, Energie zu sparen und den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren.

Das neue Verfahren wurde von einem Forschungsteam unter der Leitung von Prof. CHEN Ping und Dr. GUO Jianping vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinese Academy of Sciences entwickelt. Es handelt sich um eine neue chemische Kreislaufmethode auf Basis von Metallhydrid und Imid. Das Verfahren arbeitet bei Atmosphärendruck und 100-350°C, im Gegensatz zum Haber-Bosch-Verfahren - das derzeit die weltweite Ammoniakproduktion dominiert -, das bei 100-200 bar und 350-450°C arbeitet.

Ammoniak hilft, die Menschheit durch seine Rolle bei der Herstellung von Stickstoffdüngemitteln zu ernähren. Sie hat auch das Potenzial, erneuerbare Energien zu speichern und zu transportieren. Die aktuelle Ammoniakproduktion ist jedoch sehr energieintensiv und verbraucht 1-2% der weltweiten Energieproduktion. Darüber hinaus werden pro Tonne Ammoniak etwa 1,9 Tonnen Kohlendioxid produziert.

Stickstofffixierung unter Normalbedingungen

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"Um den Herausforderungen der Energie- und Umweltkrise zu begegnen, haben wir ein alternatives Verfahren zur Ammoniaksynthese aus Stickstoffgas, Wasser und erneuerbaren Energien entwickelt", sagt CHEN, der leitende Forscher der Studie.

Das Verfahren verwendet Alkali- und Erdalkalimetallimide als Stickstoffträger, die die Ammoniakproduktion durch einen zweistufigen chemischen Kreislaufprozess unter milden Bedingungen vermitteln.

"Im ersten Schritt wurde Stickstoff durch die Reduktion von Stickstoffgas durch Alkali- oder Erdalkalihydride zu Imiden fixiert", sagt CHEN. "Im zweiten Schritt wurden die Imide zu Ammoniak hydriert und die Metallhydride regeneriert."

CHEN erklärte, dass die beiden Schritte durch die Katalyse von Übergangsmetallen beschleunigt werden könnten. "Der von BaNH vermittelte und von Ni katalysierte Stoffkreislauf könnte Ammoniak im Temperaturbereich von 100 bis 350°C und Atmosphärendruck produzieren. Die Produktionsrate von Ammoniak war mehr als eine Größenordnung höher als die des thermokatalytischen Prozesses", fügte CHEN hinzu.

CHEN stellte fest, dass die Studie eine "vielversprechende Lösung für die effiziente Nutzung und Speicherung erneuerbarer Energien" bietet. CHEN sagte, dass das Verfahren den Vorteil hat, bei Atmosphärendruck zu arbeiten und auch ein Mittel zur Synthese von Ammoniak in einer lokalisierten, verteilten Weise bietet.

Originalveröffentlichung

Wenbo Gao, Jianping Guo, Peikun Wang, Qianru Wang, Fei Chang, Qijun Pei, Weijin Zhang, Lin Liu & Ping Chen; "Production of ammonia via a chemical looping process based on metal imides as nitrogen carriers"; Nature Energy; 2018

https://www.chemie.de/news/161226/diese-mildere-ammoniaksynthesemethode-kann-der-umwelt-helfen.html