Китайские ученые упростили производство карбамида

Ученые из Хунаньского университета предложили свой вариант создания карбамида при комнатной температуре и давлении путем преобразования газообразного азота и диоксида углерода. Он основан на особом катализаторе, состоящем из наночастиц сплава палладия и меди, нанесенных на нанолисты из диоксида титана. Азот и диоксид углерода подаются в камеру проточного реактора, содержащую катод из углеродной бумаги с катализатором и анодом на основе никеля. Электроды, разделенные мембраной, расположены в камере, заполненной водным бикарбонатным электролитом. Абсорбция подаваемых азота и углекислого газа приводит к образованию карбамида.

По словам автора работы Шуанъгуинь Вана (Shuangyin Wang), поверхность катализатора способствует преобразованию углекислого газа в монооксид углерода, который затем реагирует с азотом и генерирует нескольк промежуточных частиц. Последующее взаимодействие между монооксидом углерода и этими частицами приводит к гидрированию азота и созданию углеродно-азотных связей, то есть к образованию карбамида. Нанолисты из диоксида титана также играют ключевую роль в синтезе карбамида, поскольку помогают стабилизировать промежуточные частицы. На текущий момент эффективность всей реакции, т.е. отношение затрат электроэнергии на получаемый карбамид, составляет всего 9%. Тем не менее исследователи считают, что повышение концентрации электролита и скорости потока могут повысить эффективность системы.

Перспективы подобного открытия оценил американский коллега Вана, профессор Фэн Цзяо (Feng Jiao) из Делавэрского университета. По его словам возможность производства карбамида непосредственно в проточном электрохимическом реакторе открывает широкие перспективы создания удобрений в небольших масштабах, снижая необходимость в дорогостоящем и энергозатратном централизованном производстве на заводах. В будущем Ван и его команда планируют разработать новую систему электродов с еще более эффективными электрокатализаторами, а также надеются построить более масштабный прототип.

Источник: Chemical & Engineering News