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yb体育APP下载—新方法以更可持续的方式制造重要的肥料元素
 时间 : 2022-08-04  

尿素是从肥料到护肤品的各类物资中的主要元素。尿素的年夜范围出产天然是人类尿液的产品,是一项艰难的使命,约占现今全球能源利用和排放量的 2%。

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几十年来,跟着对肥料的需求跟着生齿的增添而增加,科学家和工程师一向试图使这一进程加倍节能。一个由德克萨斯年夜学奥斯汀分校的科学家和工程师构成的国际研究团队设计了一种新的尿素制造方式,该方式比现今的工艺更环保,而且其产量足以与能源密集型工业方式竞争。

这些构件之间的电催化反映可使尿素出产加倍节能。

今天的尿素制造触及两步热工艺,需要在受控的卑劣情况下供给高程度的热量和压力。可是这个新进程只需要一个步调,并依靠在一种称为电催化的概念,该概念利用电——可能还阳光——在室暖和情况前提下触发溶液中的化学反映。

活着界规模内,我们需要下降排放。这就是为何我们想要开辟这些更可延续的路子来利用电催化而不是这类能源密集型的两步法出产尿素,科克雷尔年夜学材料科学副传授 Guihua Yu 说。工程学院沃克机械工程系配合带领的团队在Nature Sustainability 上颁发了关在该进程的新里程碑论文。

今天,合成尿素首要经由过程 Haber-Bosch 方式出产,它被称为 20 世纪最伟年夜的发现之一,由于它实现了化肥的年夜范围出产并帮忙增添了全球食粮供给。它连系氮和氢发生氨,然后与二氧化碳连系发生尿素。这个两步进程需要加热到 400 或 500 华氏度来进行反映,在此进程中会耗损年夜量能源并发生年夜量排放物。

经由过程电催化出产尿素是一种更具可延续性和能源效力的替换工艺。但是,从汗青上看,这类方式的产量不足以使其可行。它发生了太多的副产物,需要年夜量的能量来粉碎份子布局单位的键以触发反映。

寻觅适合的元素或催化剂以发生有用的化学反映是首要挑战。UT 团队利用硝酸盐而不是典型的氮来与二氧化碳连系。催化剂溶液由氢氧化铟纳米材料构成。

Yu 说,这类高效的纳米材料电催化剂具有“高选择性”,这意味着它只出产研究人员但愿它出产的产物,而不是一堆副产物。与之前利用电催化的测验考试比拟,它发生了更高的尿素产量。

与氮比拟,打破硝酸盐键所需的能量要少很多,这有助在发生更高的尿素产量,Yu 说。

Yu 认为这个公式合用在年夜范围和小范围用处。电催扮装置可以由小我操作并出售给各个农场,如许他们便可觉得泥土出产本身的尿素。但愿为年夜范围工业进程供给替换解决方案以削减能源利用,跟着生齿和尿素需求必定会增加,这可以在更可延续的将来阐扬感化。

该进程的下一步包罗进一步提高产量和选择性,和可以扩年夜出产范围的原型装备。研究小组正试图找到一种利用太阳能而不是直接电力为该进程供电的方式。

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