Ammonia Synthesis: 100 ℃の低温で成功！
réussie à basse température de 100°C !
Erfolgreich bei niedriger Temperatur von 100°C!
Succeeded at Low Temperature of 100°C!
合成氨：100℃低溫成功！
ー新たな鉄触媒の開発に成功ー
東京工業大学：
ー研究公開日：2023.04.18ー
要点：
鉄触媒の開発：100 ℃の低温で水素と窒素からアンモニアを合成する鉄触媒の開発に初めて成功。
低温アンモニア製造：赤錆が原料の安価な触媒を開発。エネルギー消費とコストを大幅に（40～60％）削減。
鉄のアンモニア合成能：ルテニウム、コバルト、ニッケル等のレアメタルより、数千倍を超えることを確認。
東京工業大学
フロンティア材料研究所ー赤錆が原料、安価な鉄と水素化バリウム（BaH2）ー
複合材料の触媒で、「100 ℃の低温で水素と窒素からアンモニアを合成すること」に成功した。
原教授グループ：
「鉄には、低温でのアンモニア合成で高い潜在能力がある」と考えた。
それを発揮させる方法を模索してきた。
本研究の特長：
ー水素化バリウムを複合ー
「鉄に、強く電子供与する水素化バリウムを複合すること」で、その潜在能力を引き出した。
その結果、低温でのアンモニア合成を可能にした。
現在のアンモニア製造：
ルテニウムやコバルト、ニッケルといった、貴金属やレアメタルを触媒とする、
一方、低温アンモニア製造・研究開発が、急ピッチで進められている。
鉄のアンモニア合成能力：
ー本研究で開発した触媒ー
鉄のアンモニア合成能力が、レアメタルの数百倍から数千倍を超えることを確認。
この研究成果は、「アンモニア製造の大幅な効率化だけ」ではなく、「CO2フリーエネルギー実現への布石」となる。
東工大ニュース | 東京工業大学
https://www.titech.ac.jp/news/2023/066470
Synthèse d’ammoniac : réussie à basse température de 100°C !
ーDéveloppé avec succès un nouveau catalyseur de ferー
Institut de technologie de Tokyo :
ーDate de publication de la recherche : 2023.04.18ー
Jusqu’au point:
Développement d’un catalyseur au fer : Premier développement réussi d’un catalyseur au fer qui synthétise l’ammoniac à partir d’hydrogène et d’azote à basse température de 100°C.
Production d’ammoniac à basse température : mise au point d’un catalyseur peu coûteux utilisant la rouille rouge comme matière première. Réduction significative (40 à 60 %) de la consommation d’énergie et des coûts.
Capacité du fer à synthétiser l’ammoniac : confirmée comme étant plusieurs milliers de fois supérieure à celle des métaux rares tels que le ruthénium, le cobalt et le nickel.
Institut de technologie de Tokyo
Laboratoire des matériaux frontières
– La rouille rouge est la matière première, bon marché de fer et d’hydrure de baryum (BaH2) –
A l’aide d’un catalyseur composite, il réussit à “synthétiser de l’ammoniac à partir d’hydrogène et d’azote à basse température de 100°C”.
Le groupe du professeur Hara :
“Le fer a un potentiel élevé de synthèse d’ammoniac à basse température”, a-t-il pensé.
J’ai cherché un moyen de le faire fonctionner.
Caractéristiques de cette étude :
ー Composite avec hydrure de baryum ー
En “associant le fer à l’hydrure de baryum, qui donne fortement des électrons”, il a fait ressortir son potentiel.
En conséquence, la synthèse d’ammoniac à basse température est devenue possible.
Production actuelle d’ammoniac :
Utilisant des métaux précieux et des métaux rares tels que le ruthénium, le cobalt et le nickel comme catalyseurs,
D’autre part, la production d’ammoniac à basse température et la recherche et le développement progressent à un rythme rapide.
Capacité de synthèse d’ammoniac du fer :
– Catalyseur développé dans cette recherche –
Nous avons confirmé que la capacité du fer à synthétiser l’ammoniac dépasse plusieurs centaines à plusieurs milliers de fois celle des métaux rares.
Les résultats de cette recherche serviront non seulement à améliorer considérablement l’efficacité de la production d’ammoniac, mais également à servir de tremplin vers la réalisation d’une énergie sans CO2.
Actualités de Tokyo Tech | Institut de technologie de Tokyo
Ammoniak-Synthese: Erfolgreich bei niedriger Temperatur von 100°C!
ーErfolgreiche Entwicklung eines neuen Eisenkatalysatorsー
Technisches Institut Tokio:
ーVeröffentlichungsdatum der Studie: 18.04.2023ー
Auf den Punkt:
Entwicklung eines Eisenkatalysators: Erste erfolgreiche Entwicklung eines Eisenkatalysators, der Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff bei einer niedrigen Temperatur von 100°C synthetisiert.
Niedertemperatur-Ammoniakproduktion: Entwicklung eines kostengünstigen Katalysators unter Verwendung von Rotrost als Rohstoff. Signifikante (40-60 %) Reduzierung des Energieverbrauchs und der Kosten.
Ammoniak-Synthesefähigkeit von Eisen: Bestätigt, dass sie mehrere tausend Mal höher ist als seltene Metalle wie Ruthenium, Kobalt und Nickel.
Technisches Institut Tokio
Labor für Grenzmaterialien
– Rotrost ist der Rohstoff, preiswertes Eisen und Bariumhydrid (BaH2) –
Mit einem Komposit-Katalysator gelang es ihm, „Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff bei einer niedrigen Temperatur von 100 °C zu synthetisieren“.
Professor Haras Gruppe:
„Eisen hat ein hohes Potenzial für die Ammoniaksynthese bei niedrigen Temperaturen“, dachte er.
Ich habe nach einer Möglichkeit gesucht, damit es funktioniert.
Merkmale dieser Studie:
ー Komposit mit Bariumhydrid ー
Indem er “Eisen mit Bariumhydrid kombinierte, das stark Elektronen abgibt”, brachte er sein Potenzial zum Vorschein.
Dadurch wurde eine Ammoniaksynthese bei niedriger Temperatur möglich.
Aktuelle Ammoniakproduktion:
Verwendung von Edelmetallen und seltenen Metallen wie Ruthenium, Kobalt und Nickel als Katalysatoren,
Andererseits schreiten die Niedrigtemperatur-Ammoniak-Produktion sowie Forschung und Entwicklung in rasantem Tempo voran.
Ammoniaksynthesekapazität von Eisen:
– In dieser Forschung entwickelter Katalysator –
Wir haben bestätigt, dass die Fähigkeit von Eisen, Ammoniak zu synthetisieren, mehrere hundert bis mehrere tausend Mal höher ist als die von seltenen Metallen.
Die Ergebnisse dieser Forschung werden nicht nur dazu dienen, die Effizienz der Ammoniakproduktion deutlich zu verbessern, sondern auch als Sprungbrett für die Realisierung CO2-freier Energie.
Tokyo Tech News | Tokyo Institute of Technology
Low-Temperature Ammonia Synthesis on Iron Catalyst with an Electron Donor
Journal of the American Chemical Society
Haber–Bosch process produces ammonia to provide food for over 5 billion people;
however, it is currently required to be produced without the use of fossil fuels to reduce global CO2 emissions by 3% or more.
It is indispensable to devise heterogeneous catalysts
for the synthesis of ammonia below 100–150 °C to minimize the energy consumption of the process.
In this paper,
we report metallic iron particles with an electron-donating material as a catalyst for ammonia synthesis.
Metallic iron particles
combined with a mixture of BaO and BaH2species in an appropriate manner could catalyze ammonia synthesis even at 100 °C.
The iron catalyst revealed that iron can exhibit a high turnover frequency (∼12 s–1),
which is over an order of magnitude higher than those of other transition metals used in highly active catalysts for ammonia synthesis.
This can be attributed to the intrinsic nature of iron to desorb adsorbed hydrogen atoms as hydrogen molecules at low temperatures.