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アンモニアと二酸化炭素との

 200 °Cでの複雑な反応で尿素製造が行われている。尿素は合成肥料で、世界中の人が食べる食糧のおよそ半分の成長を促している。ただし原料のアンモニア製造もHarber-Bosch法に依存しているために高温・高圧を必要とし、これらの二つの反応で世界のエネルギーの2%以上を消費している。それに対してここでも電気化学反応で水中、窒素ガスとCO2とを直接尿素に常温・常圧で変換できる方法が報告された[1]。反応は酸化チタンナノシート上にPd-Cuナノ粒子を取り付けた特殊な触媒を使う。触媒をローディングしたカーボン紙でできたカソードとNiでできたアノードを含むフロー反応器セルの中での反応である。膜で仕切られた電極は。炭酸カリウム電解液で満たされたチャンバーの中にセットされている。N2とCO2をセルに送り込むとこれらが触媒に吸着されて反応し尿素が得られる。理論分析では、N2がCO2の還元を促しCOとなり、これがN2と反応して、いくつかの中間体を経てN2が水素化されて、さらにC-N結合が生じる。酸化チタン担持も中間体生成に重要である。反応効率と生産速度は現状では低いものの、この方法は小スケールの尿素製造を可能にし得るため、導入するための投資が、より多くの国で行われる可能性がある。闘志を燃やして、投資やっとうし、が増えるかな。

[1] Chemical & Engineering News, 2020 June 22, p. 7.

DOI: 10.1038/s41557-020-0481-9

20.7.5

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