Üre, Formula Co ile (NH2)2üretim, tarım ve çeşitli endüstriler dahil olmak üzere çeşitli sektörlerde yaygın olarak kullanılan kimyasal bir bileşiktir. Geleneksel olarak, bu bileşik, azottan (N₂) amonyak sentezini ve daha sonra karbondioksit (CO₂) ile reaksiyonu içeren iki aşamalı bir işlem yoluyla üretilir.
Bu reaksiyon, yüksek sıcaklıklarda ve yüksek basınç altında meydana gelir, bu da amonyum karbamat adı verilen bir bileşiğin oluşmasına yol açar. Bu bileşik daha sonra sonuçta üre ve su üreten daha düşük basınçlarda ayrıştırılır.
Üre üretmek için geleneksel süreçler çok enerji yoğundur, yani istenen miktarda üre üretmek için çok fazla elektrik gücü tüketirler. Son birkaç yıldır, bazı mühendisler üre sentezlemek için daha fazla enerji tasarruflu stratejiler geliştirmeye çalışıyorlar.
Olası bir yaklaşım, istenen kimyasal reaksiyonları kolaylaştırmak için elektrik kullanan elektrolizler, cihazlar kullanarak üre ve n₂ doğrudan sentezlemek olabilir. Şimdiye kadar, bu cihazların üre sentezlemek için kullanılması zor olmuştur, çünkü cihazlardaki aranmamış yan reaksiyonlar genellikle başka bileşikler üretir.
Çin’deki Sun Yat-Sen Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yakın zamanda saf üre, endüstriyel işlemlerden yayılan bir atık gazı, katı hal elektrolitini entegre eden bir elektrolizer kullanılarak elde edilen proton sınırlı bir ortamda önceden işlenmiş baca gazı olan bir strateji getirdi. Makaleleri, yayınlandı Doğa nanoteknolojisibüyük ölçekte enerji tasarruflu üre üretimi için yeni değerli fırsatlar açabilir.
“CO’nun birlikte azaltılması yoluyla saf üre elektrosentezi2 ve n2 Zorlu kalıyor,2 amonyak için.
“Bunun yerine *CO’nun C – N bağlantısına elverişli olabilir2 *nhnh ile (N’nin yarı hidrojenasyonundan ara2böylece üre üretimini kolaylaştırır. “
Bu araştırma ekibi tarafından sunulan üre sentezleme stratejisi, öncelikle hidrojen iyonlarının (yani protonların) az olduğu bir durum olan proton sınırlı bir ortamın oluşturulmasına dayanmaktadır. Bu durum, gözenekli bir katı hal elektrolit içeren bir elektrolizer kullanılarak başarıyla gerçekleştirildi.
“Katalizör olarak siklik heterotrimetal kümelere sahip ultra ince iki boyutlu metal-azolat çerçevesinin nanosheets’lerini kullanarak, ön işleme alınmış baca gazından üre üretiminin faradaik etkinliği (esas olarak% 85 n içerir2 ve% 15 CO2)%65.5 kadar yüksektir ve hiçbir amonyak ve diğer sıvı ürünleri üretilmemiştir, “diye yazdı Liu, Huang ve meslektaşları.
“2.0 V düşük hücre voltajında, akım 100 mA’ya ulaşabilir ve üre üretim hızı 5.07 g g kadar yüksektir.kedi−1 H−1veya 84.4 mmol gkedi−1H−1. Özellikle, en az 30 saat boyunca sürekli olarak% 6.2 saf üre sulu çözeltisi üretebilir ve yaklaşık 1.24 g saf üre katı elde edildi. “
Ekibin ilk deneylerinde, stratejileri, geleneksel üre sentezi yaklaşımlarından daha az enerji tüketirken, amonyak yan ürünleri olmayan sürekli yüksek saflık üre üretimini sağladı. Gelecekte, daha fazla test edilebilir ve büyük ölçekte uygulanabilir, bu da büyük ölçekte daha yeşil ve uygun maliyetli üre üretimini mümkün kılabilir.
Araştırmacılar, “Doğrudan bir hammadde olarak ön işleme tabi tutulmuş baca gazı kullanımı girdi maliyetlerini önemli ölçüde azaltır ve yüksek reaksiyon oranı ve seçiciliği sistem ölçeğinde ve operasyonel maliyetlerde bir azalmaya katkıda bulunur.”
