Forscher haben einen neuen Katalysator zur Umwandlung von Ammoniakmolekülen in Wasserstoff entwickelt. Die Calciumimid-Nickel-Verbindung kann bei niedrigeren Betriebstemperaturen für eine gute Ammoniakumwandlung sorgen.
Chemiker haben einen neuen Katalysator entwickelt, der die Produktion von Wasserstoff aus Ammoniak erleichtern wird. Dies wird dazu beitragen, Wasserstoffbrennstoff über große Entfernungen zu transportieren und die Verbreitung des Wasserstofftransports zu erleichtern
Ammoniak (NH3) hat in letzter Zeit aufgrund seiner hohen Energiedichte und hohen Wasserstoffkapazität viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Dieses Molekül kann mit vorhandenen Katalysatoren in Stickstoff und Wasserstoff zerlegt werden. Ammoniak kann leicht verflüssigt und transportiert und bei Bedarf in Wasserstoff umgewandelt werden. Die Herstellung von Wasserstoff aus Ammoniak ist jedoch eine ziemlich langsame Reaktion, die viel Energie erfordert, um durchgeführt zu werden. Um diesen Prozess durch Senkung der Aktivierungsenergie zu beschleunigen, werden in der Produktion Katalysatoren benötigt.
Jüngste Studien haben gezeigt, dass Nickel (Ni) ein vielversprechender Katalysator für den Abbau von Ammoniak ist. Ammoniak wird auf der Oberfläche von Ni-Katalysatoren adsorbiert, wonach die Bindungen zwischen Stickstoff und Wasserstoff im Molekül aufgebrochen werden und sie als separate Gase freigesetzt werden. Allerdings sind oft sehr hohe Betriebstemperaturen erforderlich, um mit einem Ni-Katalysator eine gute Ammoniakumwandlung zu erreichen.
Chemiker haben jetzt einen hochmodernen Calciumimid-Ni-Katalysator (CaNH) entwickelt, der eine gute Ammoniakumwandlung bei niedrigeren Betriebstemperaturen liefern kann. Die Autoren der Entwicklung fanden heraus, dass die Anwesenheit von CaNH zur Bildung von NH2-Leerstellen (VNH) auf der Katalysatoroberfläche führte. Diese aktiven Stellen führten zu einer verbesserten katalytischen Leistung von Ni/CaNH bei Reaktionstemperaturen, die 100°C niedriger waren als diejenigen, die für die Funktion von Katalysatoren auf Ni-Basis erforderlich waren. Die Forscher entwickelten auch Computermodelle und führten Isotopenmarkierungen durch, um die Prozesse zu verstehen, die auf der Oberfläche des Katalysators ablaufen.
Hochaktiver und langlebiger Ni/CaNH-Katalysator kann erfolgreich zur Erzeugung von Wasserstoffgas aus Ammoniak eingesetzt werden. Darüber hinaus kann das aus dieser Studie gewonnene Verständnis des Katalysemechanismus zur Entwicklung von Katalysatoren der nächsten Generation genutzt werden.
Artikel veröffentlicht in ACS Catalysis.
