İyonik Sıvılar Çevre Koşullarında Amonyak Verir

Elektro-indirgenme tekniği amonyak ekonomisine öncülük edebilir

Avustralya’daki bilim insanları iyonik sıvı içinde, atmosferdeki azot gazının elektrokimyasal olarak indirgenmesiyle oda sıcaklığı ve basıncında %60’a kadar verim ile amonyak ürettiler. Bu teknik önceki azot indirgenmesi yaklaşımlarını geliştirirken yenilenebilir enerji için de umut veriyor.

Gübrelerin anahtar kaynağı olan amonyak dünya çapındaki en önemli kimyasal maddelerden biridir. Kolay taşınabilir bir enerji deposu ve yenilenebilir enerji için hidrojen kaynağı olarak kullanımı da artmaktadır. Bir yüz yılı aşkın süredir amonyak Haber-Bosch yöntemi ile endüstriyel olarak sentezlenmektedir. Fakat bu yöntem, yüksek sıcaklık ve basınç içerdiği için yoğun enerji gerektirmekte ve dünyadaki karbon dioksit emisyonunun %2’sini üretmektedir. Sürdürülebilir bir alternatif birçok sorunu çözecektir.

İyonik Sıvılar Çevre Koşullarında Amonyak Verir

Resim: İyonik sıvılar, oda sıcaklığında ve atmosfer basıncında N2‘nin amonyakla elektro-indirgenmesini sağlayarak yüksek N2 çözünürlüğü sağlar.

Elektrokimyasal olarak N2‘yi NH3‘e indirgemek mümkündür. Bilim adamları çeşitli elektrotları, katalizörleri ve koşulları araştırmış olmasına rağmen, akım dönüşüm (veya elektrik indüksiyonu ile üretilen) verimleri pratik olarak düşüktür: ortam koşullarını içeren prosesler için %7’den daha azı.

2014 yılında ABD’deki George Washington Üniversitesi’ndeki Stuart Licht ekibi, %35’lik bir verimle doğrudan elektrik, hava ve buhardan amonyak üretmenin bir yolunu raporladı. Ancak bu, erimiş bir hidroksit elektrolitte buhar ve 200-250 °C’ lik sıcaklıklara neden oldu.

Şimdi, Doug MacFarlane’in Monash Üniversitesi’ndeki ekibi bunu neredeyse iki katına çıkardı. Yöntemlerinin başarısının anahtarı, azot için çok yüksek çözünürlüğe sahip, fakat fazla su emmeyen belirli hidrofobik iyonik sıvıların kullanılmasıdır. Bu, aynı potansiyel bölgede meydana gelen suyun hidrojene indirgenmesini önlemede önemlidir. Çok daha yüksek sulu içeriğe ve azot için sınırlı çözünürlüğe sahip olan tipik elektrolitler bu rakip prosesten olumsuz etkilenir. Bu, iyonik sıvı bazlı yaklaşımın hidrojen oluşturmadığını söylemek değildir: aslında sadece yan ürünüdür.

MacFarlane, işlemlerinin önemini şöyle dile getiriyor: “Amonyak kolaylıkla taşınabilir ve direkt yakıt olarak kullanılabiliyor veya yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere azota ve hidrojene geri dönüşebiliyor.” Hidrojen aynı zamanda depolanmış bir enerji biçimini temsil ediyor ve MacFarlane, yan ürünü verimli bir şekilde nasıl ayrıştırıp kullanabileceklerini düşünmenin önemli olduğunu belirtiyor.

Jens Nørskov’un ABD’de bulunan Stanford Üniversitesi’ndeki grubunun bir parçası olan Joshua McEnaney, kısa süre önce bir lityum bisiklet stratejisi etrafında toplanan amonyak üretimine alternatif bir rota bildirerek, teşvik edici yüksek verimlilik ve hafif koşullar buluyor. “Araştırmacılara, bu işin ve ilgili sistemlerin etkinlik ve verimlerini artırmaya devam etmeleri için ilham verecektir” dedi.

Kaynak : chemistryworld.com