منوعات

المهندسون “يسيمون” إنتاج الأمونيا النظيفة

من بين العديد من المواد الكيميائية التي نستخدمها كل يوم، تعتبر الأمونيا واحدة من أسوأ المواد الكيميائية على الغلاف الجوي. وتحتل المادة الكيميائية ذات الأساس النيتروجيني المستخدمة في الأسمدة والأصباغ والمتفجرات والعديد من المنتجات الأخرى المرتبة الثانية بعد الأسمنت في انبعاثات الكربون، وذلك بسبب ارتفاع درجات الحرارة والطاقة اللازمة لتصنيعها.

ولكن من خلال تحسين التفاعل الكهروكيميائي المعروف وتنظيم “سيمفونية” ذرات الليثيوم والنيتروجين والهيدروجين، قام المهندسون في جامعة إلينوي في شيكاغو، بقيادة مينش سينغ، بتطوير عملية جديدة لإنتاج الأمونيا التي تلبي العديد من الأهداف البيئية. .

تجمع هذه العملية، التي تسمى تخليق أمونيا الليثيوم، بين غاز النيتروجين وسائل مانح للهيدروجين مثل الإيثانول مع قطب ليثيوم مشحون. وبدلاً من تفكك جزيئات غاز النيتروجين عند درجة حرارة وضغط مرتفعين، تلتصق ذرات النيتروجين بالليثيوم ثم تتحد مع الهيدروجين لتكوين جزيء الأمونيا.

يعمل التفاعل عند درجات حرارة منخفضة وهو أيضًا متجدد، حيث يستعيد المواد الأصلية مع كل دورة إنتاج الأمونيا.

وقال سينغ، الأستاذ المشارك في الهندسة الكيميائية في جامعة كاليفورنيا الدولية: “هناك حلقتان تحدثان. إحداهما هي تجديد مصدر الهيدروجين والثانية هي تجديد الليثيوم”. “هناك سيمفونية لرد الفعل هذا، بسبب العملية الدورية. ما فعلناه هو فهم هذه السيمفونية بشكل أفضل ومحاولة تعديلها بطريقة فعالة للغاية، حتى نتمكن من خلق صدى وجعلها تتحرك بسرعة أكبر. “

العملية موصوفة في مقال منشور ومقدمة على غلاف المواد والواجهات التطبيقية لـ ACS، هو أحدث ابتكار من مختبر سينغ في البحث عن الأمونيا النظيفة. في السابق، كانت مجموعته قد طورت طرقًا لتصنيع المادة الكيميائية باستخدام ضوء الشمس ومياه الصرف الصحي وصنعت شاشة شبكية نحاسية مكهربة تقلل من كمية الطاقة اللازمة لصنع الأمونيا.

ويستند تقدمهم الأخير إلى رد فعل ليس جديدا. لقد عرف العلماء هذا منذ ما يقرب من قرن من الزمان.

وقال سينغ: “يمكن العثور على النهج القائم على الليثيوم في أي كتاب مدرسي للكيمياء العضوية. وهو معروف جيدًا”. “لكن مساهمتنا كانت ضمان أن هذه الدورة تتكشف بكفاءة وانتقائية لتحقيق أهداف مجدية اقتصاديا.”

وتشمل هذه الأهداف كفاءة عالية في استخدام الطاقة وتكلفة منخفضة. وإذا تم توسيع نطاق هذه العملية، فإنها ستنتج الأمونيا بحوالي 450 دولارًا للطن، أو 60% أرخص من الأساليب السابقة المعتمدة على الليثيوم وغيره من الطرق الخضراء المقترحة، وفقًا لما ذكره سينغ.

لكن الانتقائية مهمة أيضًا، لأن العديد من المحاولات لجعل إنتاج الأمونيا أنظف انتهى بها الأمر إلى إنتاج كميات كبيرة من غاز الهيدروجين غير المرغوب فيه.

تعتبر النتائج التي توصلت إليها مجموعة سينغ من بين النتائج الأولى التي حققت مستويات من الانتقائية واستهلاك الطاقة التي يمكن أن تلبي معايير وزارة الطاقة لإنتاج الأمونيا على نطاق صناعي. وقال سينغ أيضًا إن العملية، التي يمكن تنفيذها في مفاعل معياري، يمكن أن تصبح أكثر مراعاة للبيئة من خلال تزويده بالكهرباء من الألواح الشمسية أو مصادر متجددة أخرى وتغذية التفاعل بالهواء والماء.

يمكن أن تساعد هذه العملية أيضًا في تحقيق هدف آخر للطاقة: استخدام الهيدروجين كوقود. وقد أعاق تحقيق هذا الهدف صعوبات نقل هذا السائل شديد الاشتعال.

وقال سينغ: “نريد توليد الهيدروجين ونقله وتسليمه إلى محطات ضخ الهيدروجين، حيث يمكن حقن الهيدروجين في السيارات. لكن هذا خطير للغاية”. “يمكن أن تكون الأمونيا بمثابة حامل للهيدروجين. فهي رخيصة جدًا وآمنة للنقل، وفي وجهتك يمكنك تحويل الأمونيا مرة أخرى إلى هيدروجين.”

حاليًا، يتعاون العلماء مع شركة General Ammonia Co. لتجريب وتوسيع نطاق عملية تصنيع الأمونيا القائمة على الليثيوم في منشأة بمنطقة شيكاغو. قدم مكتب UIC لإدارة التكنولوجيا براءة اختراع لهذه العملية.

تم دعم هذا البحث بمنح مقدمة من شركة General Ammonia Co. والمؤلفون المشاركون في هذه الورقة هم Nishithan C. Kani وIshita Goyal من UIC، وJoseph A. Gauthier من جامعة تكساس التقنية، وWindom Shields وMitchell Shields من شركة General Ammonia Co.

(علامات للترجمة) البقاء على قيد الحياة المدقع؛ الزراعة والغذاء; جفاف؛ الوقود البديل؛ البطاريات؛ الكيمياء العضوية؛ الطاقة والبيئة؛ طاقة متجددة؛ الجيوكيمياء

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى