Ammonia Synthesis: Succeeded at Low Temperature of 100°C!
ーSuccessfully developed a new iron catalystー
Tokyo Institute of Technology:
ーResearch publication date: 2023.04.18ー
To the point:
Development of an iron catalyst: First successful development of an iron catalyst that synthesizes ammonia from hydrogen and nitrogen at a low temperature of 100°C.
Low-temperature ammonia production: Developed an inexpensive catalyst using red rust as a raw material. Significant (40-60%) reduction in energy consumption and costs.
Ammonia synthesizing ability of iron: Confirmed to be several thousand times higher than rare metals such as ruthenium, cobalt, and nickel.
Tokyo Institute of Technology
Frontier Materials Laboratory
– Red rust is the raw material, inexpensive iron and barium hydride (BaH2) –
Using a composite catalyst, he succeeded in “synthesizing ammonia from hydrogen and nitrogen at a low temperature of 100°C.”
Professor Hara’s group:
“Iron has a high potential for ammonia synthesis at low temperatures,” he thought.
I’ve been looking for a way to make it work.
Features of this study:
ー Composite with barium hydride ー
By “combining iron with barium hydride, which strongly donates electrons,” he brought out its potential.
As a result, ammonia synthesis at low temperature became possible.
Current ammonia production:
Using precious metals and rare metals such as ruthenium, cobalt, and nickel as catalysts,
On the other hand, low-temperature ammonia production and research and development are progressing at a rapid pace.
Ammonia synthesis capacity of iron:
– Catalyst developed in this research –
We have confirmed that the ability of iron to synthesize ammonia exceeds several hundred to several thousand times that of rare metals.
The results of this research will serve not only as a means of significantly improving the efficiency of ammonia production, but also as a stepping stone toward the realization of CO2-free energy.
Tokyo Tech News | Tokyo Institute of Technology
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.