閱讀排名更多

企業(yè)直播更多

推薦展會(huì)更多

制造化肥保護(hù)環(huán)境？新方法減少碳排放

2019-11-09 10:57:08來(lái)源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：合成氨閱讀量：5028

導(dǎo)讀：合成氨工藝養(yǎng)活了幾十億人，但也是環(huán)境殺手，會(huì)消耗大量能源，并且反應(yīng)還會(huì)釋放大量的二氧化碳?？茖W(xué)家們從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)改良這一化學(xué)反應(yīng)的嘗試。近，來(lái)自荷蘭和希臘的化學(xué)工程師設(shè)計(jì)了一種新的陶瓷反應(yīng)器，反應(yīng)過(guò)程中排放的二氧化碳量減少了一半。

　　【儀器網(wǎng) 能源環(huán)境】1909年，德國(guó)化學(xué)家哈伯發(fā)明了合成氨工藝。經(jīng)卡爾·博施改良后的高壓合成氨方法——“哈伯—博施法”實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，在百年間養(yǎng)活了幾十億人，成為20世紀(jì)初地球人口大爆炸的主要原因。在哈伯之前，農(nóng)民只能依靠天然肥為作物補(bǔ)充氮元素，隨著種植面積的擴(kuò)大，人與動(dòng)物的糞便完全無(wú)法滿(mǎn)足種植業(yè)對(duì)氮肥的需求。而哈伯—博施法可以將空氣中源源不絕的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物可以利用的氨。工廠中大量生產(chǎn)的合成氨成為當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)的救星，直到今天依然是氮肥的主要來(lái)源。

　　然而農(nóng)業(yè)的救星同時(shí)也是環(huán)境的殺手。氮?dú)庾鳛橐环N化學(xué)鍵相對(duì)穩(wěn)定的惰性氣體，轉(zhuǎn)化成氨需要嚴(yán)苛的反應(yīng)條件。哈伯—博施法利用氮?dú)夂铣砂钡姆椒煞譃槿齻€(gè)步驟，分別在三個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器中進(jìn)行：1.蒸汽甲烷重整。蒸汽與甲烷在固態(tài)鎳催化劑的作用下分解成為氫氣和一氧化碳。2.將蒸汽和一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣。3.將氫氣和氮轉(zhuǎn)化為氨。這一過(guò)程需要高壓以及達(dá)1000℃的高溫環(huán)境，會(huì)消耗大量能源，并且反應(yīng)中還會(huì)釋放大量的二氧化碳。有數(shù)據(jù)指出，工業(yè)合成氨大約消耗了2%的能源，產(chǎn)生了大約1%的二氧化碳排放。因合成氨直接或間接產(chǎn)生的碳排放令人心驚。

　　自哈伯—博施法開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用以來(lái)，科學(xué)家們從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)改良這一化學(xué)反應(yīng)的嘗試。例如澳大利亞莫納什大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用具有高氮?dú)馊芙舛鹊?a href="http://www.lcfedrb.net.cn/product/list-3727.html" target="_blank">離子液體作為電解質(zhì)，在納米結(jié)構(gòu)鐵催化劑的參與下通過(guò)氮?dú)怆娺€原制氨反應(yīng)合成氨，這一過(guò)程在常規(guī)條件下即可完成反應(yīng)。CSIRO能源公司開(kāi)展了“膜反應(yīng)器”合成氨的研究，可以降低反應(yīng)對(duì)溫度和壓力的要求，而且所需能源也可以用清潔能源提供的電力代替。我國(guó)科學(xué)家也取得了不少成果，中科院大連化學(xué)物理所的研究人員構(gòu)筑了新型催化劑體系，可以提高金屬催化劑在溫和條件下的合成氨性能。中科院合肥研究院固體所也在光催化方向有所突破。

　　近，來(lái)自荷蘭和希臘的化學(xué)工程師有了新的收獲。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新的陶瓷反應(yīng)器，將合成氨的反應(yīng)器從3個(gè)減少到1個(gè)，并將反應(yīng)過(guò)程中排放的二氧化碳量減少了一半。反應(yīng)器是一根薄薄的陶瓷管，管道內(nèi)外壁覆蓋不同的催化劑，內(nèi)壁的鎳催化劑產(chǎn)生帶正電荷的氫離子、電子和二氧化碳，外壁的催化劑含有釩、氮和鐵等，可以使氫離子、電子和氮分子進(jìn)入管道形成氨。陶瓷管外部添加了導(dǎo)線，當(dāng)袋帶負(fù)電荷的電子來(lái)到陶瓷管外壁時(shí)，產(chǎn)生的離子虹吸作用會(huì)加快內(nèi)壁催化劑的反應(yīng)速度，也讓反應(yīng)只需在約600℃的溫度以及正常大氣壓下就可以進(jìn)行。

　　這是改良合成氨工藝的新方向。雖然與上面提到的其他改良方法一樣在轉(zhuǎn)化效率或者成本上都還無(wú)法與哈伯—博施法相比，但至少讓研究有了新的方向。工業(yè)合成氨反應(yīng)可以說(shuō)是改變了人類(lèi)命運(yùn)的化學(xué)反應(yīng)，但也是橫亙?cè)诨瘜W(xué)領(lǐng)域的一座大山，化學(xué)家們奮斗了將近一個(gè)世紀(jì)也只能仰望山頂。然而越是難以攀登，越是激勵(lì)著人們前赴后繼。隨著研究的進(jìn)步，新的設(shè)備與方法必然會(huì)取代哈伯—博施法，讓氮肥的獲取更環(huán)保更廉價(jià)。

上一篇：帝企鵝與人工樹(shù)葉碳排放問(wèn)題為什么被重視？

下一篇：清潔取暖“煤”商量應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)我們還應(yīng)做啥

版權(quán)與免責(zé)聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來(lái)源（非儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類(lèi)作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

全部評(píng)論

昵稱(chēng) 驗(yàn)證碼匿名

文明上網(wǎng)，理性發(fā)言。（您還可以輸入200個(gè)字符)

表情

所有評(píng)論僅代表網(wǎng)友意見(jiàn)，與本站立場(chǎng)無(wú)關(guān)

相關(guān)新聞更多

《重點(diǎn)排放單位碳排放計(jì)量審查規(guī)范》征求意見(jiàn)中
日前，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局2023年國(guó)家計(jì)量技術(shù)法規(guī)制定和修訂計(jì)劃，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院等單位已完成《重點(diǎn)排放單位碳排放計(jì)量審查規(guī)范》(征求意見(jiàn)稿)制定起草工作。

2023-12-19 15:42:39

878
兩部門(mén)：2030年前城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放達(dá)到峰值
日前，住建部、國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》，以綠色低碳發(fā)展為引領(lǐng)，推進(jìn)城市更新行動(dòng)和鄉(xiāng)村建設(shè)行動(dòng)，加快轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)建設(shè)方式，提升綠色低碳發(fā)展質(zhì)量，不斷滿(mǎn)足人民群眾對(duì)美好生活的需要。

2022-07-14 15:34:38

1831
新西蘭計(jì)劃征收“牛羊打嗝費(fèi)” 背后的原因令全球變“暖”
碳排放權(quán)交易，為什么是牛羊？為什么是新西蘭呢？

2022-06-24 17:00:58

2172
給地球降溫不靠譜？切勿斷章取義
今天，我上班刷手機(jī)的時(shí)候，看到網(wǎng)上出現(xiàn)了不少關(guān)于“給地球降溫不靠譜”的消息，內(nèi)容大概是說(shuō)一部分科學(xué)家和環(huán)保團(tuán)隊(duì)反對(duì)目前一些通過(guò)反射太陽(yáng)輻射來(lái)緩解氣候升溫的實(shí)驗(yàn)，并且認(rèn)為給地球降溫不靠譜。那難道說(shuō)過(guò)去那些關(guān)于“給冰川蓋‘被子’”“使用反射涂層降低環(huán)境溫度”的舉措或者計(jì)劃都錯(cuò)誤了嗎？而當(dāng)我完整的了解新聞全貌的時(shí)候，才明白，是斷章取義造成的消息誤解。

2021-03-10 11:08:36

6005
能源發(fā)展與碳排放儀器市場(chǎng)在環(huán)境治理背后的機(jī)遇
社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，與此同時(shí)，能源環(huán)境又是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。盡管縱觀歷史，有那么一段時(shí)間人類(lèi)發(fā)展經(jīng)濟(jì)發(fā)展能源科技的過(guò)程中忽視了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，但是其帶來(lái)的惡果以及從中得到的啟示在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，警戒了人們發(fā)展的同時(shí)要維護(hù)環(huán)境。

2021-02-24 13:55:24

5744
碳中和中心啟動(dòng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)儀器亟需研制
近日，在中國(guó)氣象局召開(kāi)的“溫室氣體及碳中和監(jiān)測(cè)評(píng)估中心啟動(dòng)暨碳中和科學(xué)問(wèn)題研討會(huì)”上，溫室氣體及碳中和監(jiān)測(cè)評(píng)估中心正式啟動(dòng)運(yùn)行。據(jù)介紹，中心將緊密?chē)@國(guó)家綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展和應(yīng)對(duì)氣候變化的需要，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀科學(xué)家開(kāi)展有組織的碳中和科學(xué)研究和監(jiān)測(cè)評(píng)估核心技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)綜合天空地一體、標(biāo)準(zhǔn)化、長(zhǎng)期和高精度的雙向區(qū)域碳循環(huán)綜合監(jiān)測(cè)和評(píng)估方法。

2021-01-26 10:45:37

6977