Открыто соединение, которое позволяет легко и безопасно хранить аммиак

Исследователи из японского центра RIKEN Center for Emergent Matter Science открыли соединение, использующее химическую реакцию для хранения аммиака, что может предложить более безопасный и простой способ хранения этого важного химического вещества.

Это открытие, опубликованное 10 июля в Journal of the American Chemical Society, позволяет не только безопасно и удобно хранить аммиак, но и перевозить важный водород. Это открытие должно помочь проложить путь к декарбонизированному обществу с практической водородной экономикой.

Для того чтобы общество смогло перейти от углеродной к водородной энергетике, необходим безопасный способ хранения и транспортировки водорода, который сам по себе является очень горючим веществом. Один из способов — хранить его в составе других молекул и извлекать по мере необходимости. Аммиак, химически обозначаемый как NH3, является хорошим носителем водорода, поскольку в каждой молекуле содержится три атома водорода, причем почти 20% аммиака составляет водород по весу.

Однако проблема заключается в том, что аммиак является весьма агрессивным газом, что затрудняет его хранение и использование. В настоящее время аммиак обычно хранится в сжиженном виде при температуре значительно ниже нуля в контейнерах, устойчивых к давлению. Пористые соединения также могут хранить аммиак при комнатной температуре и давлении, однако их емкость невелика, и аммиак не всегда можно легко извлечь. В новом исследовании сообщается об открытии перовскита — материала с характерной повторяющейся кристаллической структурой, который может легко хранить аммиак, а также легко и полностью извлекать его при относительно низких температурах.

Исследовательская группа под руководством Масуки Кавамото из RIKEN CEMS сосредоточила свое внимание на перовските — йодиде этиламмония свинца (EAPbI3), химическое название которого CH3CH2NH3PbI3. Было обнаружено, что его одномерная столбчатая структура вступает в химическую реакцию с аммиаком при комнатной температуре и давлении и динамически превращается в двумерную слоистую структуру, называемую гидроксидом йодида свинца, или Pb (OH)I. В результате этого процесса аммиак накапливается в слоистой структуре за счет химического превращения. Таким образом, EAPbI3 позволяет надежно хранить агрессивный газ аммиак в виде азота, причем этот процесс гораздо дешевле, чем сжижение при температуре -33°C (-27,4°F) в контейнерах под давлением. Что еще более важно, процесс извлечения хранящегося аммиака столь же прост.

К нашему удивлению, аммиак, хранящийся в йодистом этиламмонии, можно было легко извлечь путем осторожного нагревания, — говорит Кавамото.

Накопленное азотистое соединение вступает в обратную реакцию при температуре 50°C (122°F) в вакууме и возвращается в аммиак. Эта температура гораздо ниже, чем 150°C (302°F) и более, которые необходимы для извлечения аммиака из пористых соединений, что делает EAPbI3 отличной средой для работы с агрессивными газами в рамках простого и экономически эффективного процесса. Кроме того, после возвращения к одномерной столбчатой структуре перовскит можно использовать повторно, что позволяет многократно накапливать и извлекать аммиак. Дополнительным бонусом стало то, что обычно желтое соединение после реакции стало белым. По словам Кавамото, «способность соединения изменять цвет при хранении аммиака означает, что можно разработать датчики аммиака на основе цвета для определения количества хранящегося аммиака.

Новый метод хранения аммиака имеет несколько вариантов использования. В краткосрочной перспективе исследователи разработали безопасный метод хранения аммиака, который уже имеет множество применений в обществе — от удобрений до фармацевтических препаратов и текстиля.

В долгосрочной перспективе, — говорит соавтор исследования Йошихиро Ито из RIKEN CEMS, — мы надеемся, что этот простой и эффективный метод может стать частью решения проблемы декарбонизации общества за счет использования аммиака в качестве безуглеродного носителя водорода.

10.07.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ

Образовательное пространство Технологическое м...

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред