Name: Síntese de amônia a baixa pressão (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 14 s
Description: Aprenda a sintetizar amônia a baixa pressão usando ar, água e energia eólica com emissões mínimas de CO₂. Este método utiliza absorvente seletivo sólido para remover continuamente a amônia do sistema.

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Este trabalho foi financiado principalmente por ARPA-E, uma parte do departamento de energia, pelo ambiente de Minnesota e poupança de recursos naturais, como recomendado a Comissão Legislativa-cidadão nos recursos de Minnesota e pela MNDRIVE, uma iniciativa do Universidade de Minnesota. Apoio adicional veio da Fundação de Dreyfus.

1. arranque de planta piloto gerador <ol><li>sistema de produção de nitrogênio <ol><li>vez o secador de ar, o compressor de ar e o nitrogênio. Verifique se há pelo menos 800 kPa de ar no tanque do compressor de ar. Isto continua enviando o nitrogênio para o tanque do amortecedor até há não mais do que o oxigênio de 0,004% (40 ppm) em nitrogênio.</li>
		Impulsionador do gás <li>ativar o nitrogênio. O booster de gás começa a encher os tanques de abastecimento de nitrogênio, a pressões tão elevadas quanto 17 MPa.</li>
	</ol></li> <li>Sistema de produção de hidrogênio <ol><li>ligar o refrigerador, a unidade de desionização da água e o eletrolisador. O eletrolisador não funcionará sem um sistema de ventilação, porque há um sensor de fluxo que mede a pressão negativa de ventilação para permitir que o eletrolisador começar. O hidrogénio é produzido com uma taxa de 0,54 kg/h, e a pressão de descarga será de cerca de 1,5 MPa.</li>
		Impulsionador do gás <li>ativar o hidrogênio. Verifique se o refrigerador está operacional e o líquido de arrefecimento está fluindo através de. Os tanques de abastecimento de hidrogênio serão preenchidos até 17 MPa.</li>
	</ol></li> <li>Arranque de derrapagem de amônia <ol><li>usar o computador na sala de controle para fazer o seguinte: <ol><li>Verifique se as saídas de emergência para o prédio.</li>
			<li>Certifique-se que as concentrações de oxigênio, hidrogênio e amônia no edifício são menos de 20%, 19 ppm e 35 ppm, respectivamente.</li>
			<li>Verificar que os tanques de abastecimento de hidrogênio e nitrogênio são cobrados a 17 MPa.</li>
			<li>Certifique-se de que o sampler de amônia e as válvulas do tanque de peso são ignoradas.</li>
			<li>Pressurizar o patim com nitrogênio, definindo o patim &#39; regulador de entrada de nitrogênio s de 2,5 MPa. Conjunto do regulador de pressão de nitrogênio a 300 psi e em seguida, abra o nitrogênio bypass válvula para encher o patim com nitrogênio para 300 libras por polegada quadrada. Em seguida, feche a válvula de nitrogênio quando essa pressão é alcançada. Definir o hidrogênio regular a 1.200 psi e abra a válvula de hidrogênio para permitir que o patim preencher a 1.200 psi. Em seguida, feche a válvula de desvio do hidrogênio.</li>
			<li>Abrir a válvula de entrada de hidrogênio e definir o patim &#39; regulador de entrada de hidrogênio s a 10 MPa.</li>
			<li>Conjunto do regulador de pressão do NH 3 a 1 MPa.</li>
			<li>Usar a GUI do software de controlo para abrir/para fechar válvulas de desvio múltiplo as válvulas de ar, o compressor e o patim.</li>
			<li>Usar a GUI, software de controlo para transformar um par dos controladores PID para garantir que o skid é alimentado com uma relação 1:3 N 2: H 2.</li>
			<li>De sala de controle e usando o mestre GUI, software de controlo, inicie o patim. O compressor começa a recircular o gás o skid e injete o alimento fresco.</li>
			<li>Em GUI software, de controlo definir a temperatura de reação e condensação. As temperaturas do reator e condensador são definidas a 440 ° C e -25 ° C, respectivamente. 
			Nota: Demora até 4 dias para o reator obter para a temperatura de set point e alcançar uma condição de estado estacionário.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. Arranque de aparato experimental <ol><li>redução e preparação de reator <ol><li>pesar 3 g de pre-reduzido de catalisador. Reduzir o tamanho de partícula das partículas de catalisador de menos de 1 mm, usando um almofariz e um pilão.</li>
		<li>Carregar o catalisador em 0,25 na tubulação e coloque a lã de quartzo em ambos os lados.</li>
		<li>Usar um controlador PID e aumentar a temperatura do reator para a temperatura de reação (400 ° C) com rampas adequadas, enquanto o hidrogênio flui através do reator com um débito de 500 centímetros cúbicos padrão por minuto (SCCM). Use as rampas (resumidas na tabela 1). 
		Nota: O aumento da temperatura deve ser muito liso a fim de obter a atividade do catalisador adequado.</li>
		<li>Continuar o processo de redução para 24 h. Assegure-se que não há ar ou impureza entra em contato com o catalisador. Mantenha sempre o reator sob um cobertor de nitrogênio.</li>
	</ol></li> <li>Preparação absorvente <ol><li>carregar 80 g de CaCl 2 absorventes na coluna absorvente (ID: 2,3 cm, comprimento: 30 cm). De acordo com diferentes tamanhos de absorventes, absorvente de diferente suportes de embalagem será usado em ambos os lados do absorvente, a fim de imobilizar a embalado cama.</li>
		<li>Para remover qualquer umidade, aumentar a temperatura do absorvente a 350 ° C enquanto o fluxo de nitrogênio com a taxa de fluxo do SCCM 200 por 24 h.</li>
	</ol></li> <li>Testes de separação de reação inicial <ol><li>aumentar a temperatura do reator e absorvente de 400 ° C e 180 ° C, respectivamente. 
		Nota: Use rampas de temperatura adequada para aumentar a temperatura do reator. Use transformadores para tornar o controle de temperatura mais suave. Manter o sistema em modo inativo sob o cobertor de nitrogênio. Antes de iniciar qualquer teste, carregar o sistema com nitrogênio a 5 MPa, algumas vezes e em seguida, solte a pressão.</li>
		<li>Usar a GUI para controlar os controladores de fluxo de massa de hidrogênio e nitrogênio.</li>
		<li>Carregar o aparelho às pressões alvo com nitrogênio e hidrogênio, com a proporção de 1:3.</li>
		<li>, Uma vez que a pressão alvo é alcançada, fechar as válvulas de entrada, abra a válvula de saída do reator e ligue a bomba de recirculação. Devido à reação exotérmica e absorção, as temperaturas do reator e absorvente podem exigir mais cuidadoso controle no início do processo.</li>
		<li>Continuar o teste por 5h, até o ponto quando o absorvente começa a descoberta.</li>
	</ol></li> <li>Dessorção de amônia <ol><li>abrir as válvulas de entrada e saída.</li>
		<li>Reduzir o sistema &#39; s de pressão à pressão atmosférica e aumentar a temperatura do absorvente enquanto nitrogênio fluindo com um caudal de 100 SCCM para 5h de amônia do material absorvente de desorb.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Passos críticos do aparato Experimental de reação-absorção:
Certifique-se de que não há nenhuma impureza no sistema de nitrogênio e hidrogênio. Os materiais absorventes mudará depois de cada ciclo. Na maioria dos casos, a alta temperatura e na presença de amônia, os materiais absorventes se fundem em formam um grande concreto sólido. De acordo com as propriedades termodinâmicas de cada metal haleto e ammine complexo, devem ser utilizadas as temperaturas adequadas para a absorção e dessorção. Ante...

Amônia é um químico industrial chave. É produzido através do processo Haber - Bosch, que é conhecido como uma das mais importantes inovações da 20th century1,2. Síntese do amoníaco é realizado na presença de um catalisador heterogêneo em temperaturas elevadas (&#62; 375 ° C) e pressões (&#62; 100 bar)3. Tais requisitos de temperatura e pressão altos fazem amônia síntese muito energia - e de capital intensivo. Aproximadamente, 150 milhões de toneladas de amônia são produzidos cada ano4, que responde por 1-3% do consumo de energia do mundo, 5% do consumo de gás natural e até 3% da mudança climática gás emissões5,6, 7.
Amônia tem dois principais usos potenciais. Primeiro, a amônia é um fertilizante de nitrogênio sintético1. Sem este fertilizante, metade da população atual não teria acesso a alimentos suficientes. Em segundo lugar, a amônia pode servir como um vetor de energia, como um combustível líquido de carbono-neutro ou como um hidrogênio indireto transportadora8,9,10,11. Normalmente, os recursos renováveis (por exemplo, vento) estão disponíveis em áreas rurais povoadas, onde ele pode ser capturado; Este tipo de isolado energia eólica e solar é chamado "encalhado". Neste cenário, as energias elétricas e térmicas da fonte de energia renovável são convertidas em amônia líquida de energia-densos carbono-neutro. O amoníaco líquido produzido em seguida pode ser enviado para os centros urbanos, onde ele pode ser usado diretamente em células de combustível à base de amônia12 e de motores de combustão interna13, ou ele pode ser decomposto em hidrogênio e então ser usado nas células de combustível de hidrogênio ou estações de hidrogénio. Como resultado, podemos mover o vento das pradarias dos Estados Unidos para as lotado áreas urbanas dos Estados Unidos
Principalmente por causa do uso de fertilizantes, fabricação de amônia é uma grande indústria. À temperatura ambiente, a reação de síntese do amoníaco é exotérmica e, consequentemente, — pelo menos, em princípio — espontânea14, no entanto, alcançar a reação sob condições ambientais é extremamente difícil por causa da ligação azoto-azoto forte 15. para superarmos isso, Fritz Haber usado altas temperaturas para alcançar cinética rápida, mas estas altas temperaturas significou que a reação inversa inibiu a produção. Para reduzir as inibições desta reação reversa, Haber utilizado alta pressão para melhorar a conversão. Ele levou a cabo a reação em grande escala em um cano de arma, que ainda decora a fábrica da BASF em Ludwigshafen.
A necessidade de usar tanto a alta temperatura e a pressão quando a reação potencialmente poderia executar sob condições muito mais modestas tem químicos frustrados por sobre um século2. Mesmo depois que o processo foi comercializado, Karl Bosch e um grupo enorme na BASF agitado através da tabela periódica inteira à procura de melhores catalisadores. Enquanto Bosch teve pouco sucesso, a busca ainda continua. Ainda no ano passado, um novo programa de pesquisa visto à procura de um novo catalisador foi iniciado16,17. A química detalhada da síntese do amoníaco é agora bem compreendido de14, e se a pesquisa para o novo catalisador é bem sucedida, seria certamente vale o esforço. No entanto, em nossa opinião, as falhas passadas reduzem as chances de sucesso no futuro.
No texto a seguir, o processo de síntese do amoníaco em pequena escala é descrito, e a motivação para investigar um processo alternativo é explicada.
O processo de pequena escala:
Eólica de amônia Estamos a melhorar o processo de Haber - Bosch para a síntese de amônia, buscando um processo muito menor, mais simples, que pode ser operado localmente mas produz quantidades insignificantes de dióxido de carbono. Já foi demonstrada a viabilidade de fabrico local amônia do vento em uma planta piloto, localizado em Morris, MN e mostrado na Figura 118. Morris, senta-se sobre o cume do búfalo, uma formação de sessenta milhas de colinas no canto sudoeste do Minnesota. O cume tem vento excepcionalmente estável, forte, rolando do outro lado da pradaria. Como resultado, é uma Meca para energia eólica.
Com essa eletricidade, já fabricamos amônia do vento, usando esta planta que é quarenta mil vezes menor que as operações comerciais existentes para os combustíveis fósseis. Energia eólica é usada para fazer o nitrogênio do ar por adsorção de balanço de pressão, um método estabelecido para a separação de ar usado, por exemplo, para pacientes com enfisema, que necessitam de ar enriquecido de oxigênio. No entanto, mais da eletricidade é usado para fazer o hidrogênio por eletrólise da água. Estes gases são combinados sobre um catalisador convencional no processo mostrado esquematicamente na Figura 2. Após a reação, os gases são separados por refrigeração para condensar a amônia líquida. Os gases não tenha reagidos, bem como a amônia uncondensed, é reciclada.
Detalhes da planta piloto Em nossa planta piloto, da Universidade de Minnesota hidrogénio renovável e planta piloto da amônia, a energia elétrica é fornecida de uma turbina de vento co-localizado 1,65 MW. A planta piloto usa aproximadamente 10% da energia gerada, com a energia restante usada na Universidade de Minnesota, Universidade de Morris.
O sistema de produção de hidrogênio usa um eletrolisador, um compressor de impulsionador e um chiller térmico. Este sistema produz 0,54 kg de gás de hidrogênio por hora, que é armazenada em 2.400 psi usando 24 kWh de electricidade. Água de um poço no local é purificada através de um sistema de osmose e desionização reverso. A água então é fornecida para o eletrolisador a uma taxa de até 15 L/h. nitrogênio é gerado usando um gerador de nitrogênio, um compressor de pré- ar, um secador de ar e um compressor de impulsionador. O nitrogênio é armazenado a 2.400 psi usando aproximadamente 6 kWh de electricidade.
A síntese do amoníaco usa uma derrapagem personalizada. Ele inclui um compressor, um reator, um loop de refrigeração refrigeração e um aquecedor elétrico de kW 20. O patim usa aproximadamente 28 kWh de electricidade para produzir 2,7 kg de amônia por hora, que é então armazenada a 150 psi. O processo de produção de amônia é controlado com sistemas integrados de PLC e IHM. O hidrogénio produzido e o nitrogênio são armazenados no site em 18 stora de nitrogêniotanques de GE e 54 tanques de armazenamento de hidrogênio. O amoníaco também é armazenado no local dentro de um navio de 3.100-galão.
Geração eólica é caro A eletricidade para este processo é feita de vento e, portanto o combustível para fazer amônia livre, sem o uso de qualquer combustível fóssil. No entanto, os custos de capital para esta planta-piloto são dominados pelos investimentos para a produção de hidrogênio e para a síntese do amoníaco. As operações de data sugerem que o custo de fazer amônia em pequena escala são sobre duas vezes o de amônia convencional baseada em combustíveis fósseis. Enquanto continuarmos a otimizar nosso processo, acreditamos que a amônia em pequena escala vento gerado não será competitiva com os atuais preços de gás natural. A capital dos custos por amônia em massa feita poderiam ser reduzidos por um processo convencional maior, ou por um processo alternativo assim descrito próximo neste trabalho.
O processo de absorção:
Absorção aumenta produção O catalisador usado para a síntese de amônia permaneceu quase inalterado durante o último século19. Como resultado, efetuamos uma abordagem diferente nesta pesquisa. Nós aplicar a atual catalisador e temperatura de operação, mas absorver amônia no modestas pressões tão logo é formado. Nós reciclamos qualquer não tenha reagido de hidrogênio e nitrogênio. O processo é esquematicamente na Figura 3, semelhante ao processo convencional, mas com um absorvente embalado cama substituindo o condensador.
Cinética de reação inicial não mudam Experiências com este sistema de conversão baixa mostram uma taxa de reação inicial que é consistente com muitos dos estudos anteriores sobre este sistema3,14,15,20,21 , 22 , 23, conforme mostrado na Figura 4. O painel esquerdo mostra as taxas iniciais, que variam fortemente com a temperatura. Enquanto estas taxas variam também com a pressão, as variações são menores, como mostrado no painel direito. Em nosso processo de novo, nós usamos o mesmo catalisador e condições de funcionamento semelhantes, mas procuram maneiras de melhorar a produção de amônia por meio de absorção em uma pressão mais baixa. Esperamos, assim, reduzir os custos de capital para a síntese do amoníaco.
Aumenta a absorção de conversão No nosso trabalho, substituímos o condensador no processo pequeno com uma cama de embalado, o que é um vaso cilíndrico, cheio de pequenas partículas de absorvente. Salientámos absorventes feitas principalmente de cloreto de magnésio e cloreto de cálcio11,24. Tais absorventes ammine tem dois efeitos. Primeiro, eles reduzem a concentração de amônia presente nos gases reciclados para perto de zero. Em segundo lugar, eles efetivamente reduzem o tempo de separação para perto de zero. Esta estratégia é produtivo25,26,27. Por exemplo, na Figura 5, mostramos que a taxa de amônia, que é proporcional à queda na pressão total do sistema, a fazer é muito maior com absorção do que sem. Em particular, a reação de 90 bar, mostrado pelos círculos vermelhos, é menos completa do que a reação com o absorvente, mostrado pelo azul triângulos27. Isto é verdadeiro mesmo que a reação sem absorvente ocorre a uma pressão quase o dobro que a reação com a absorção. Em experimentos anteriores (não mostrados aqui), mostramos também que a eventual conversão do processo é de cerca de 20% sem absorvente, mas mais de 95% com absorvente.
A taxa de reação varia muito menos com a temperatura com a absorção do que sem. Isto é mostrado na Figura 6, que novamente relatórios de síntese do amoníaco como pressão total versus tempo27. Alterar a temperatura de reação de 60 ° C tem pouco efeito sobre a taxa de reação. Isto contrasta com as taxas iniciais na Figura 4, que mostra uma mudança da taxa de reação de quase uma ordem de magnitude. Os resultados na Figura 4 e Figura 6 são diferentes porque o efeito da reação reversa foi reduzido, então a cinética química não são mais o único responsável para a taxa global de passo.

<table><tbody><tr><td>< forte> Aparelho Experimental< / forte > Cloreto de</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Magnésio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>7786-30-3</td><td>St. Louis, MO</td></tr><tr><td>Cloreto de Cálcio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>10043-52-4</td><td>St. Louis, MO</td></tr><tr><td>Hidrogênio Ultra Puro</td><td>Matheson</td><td>SG PHYF30050</td><td>New Brighton, MN</td></tr><tr><td>Nitrogênio Ultra Puro</td><td>Matheson</td><td>SG G1881112</td><td>Novo</td></tr><tr><td>catalisador à base de ferro</td> de Brighton, MN <td>Clariant/Sud Chemie-Charlotte</td><td></td><td>, NC</td></tr><tr><td>Bomba de pistão variável</td><td>PumpWorks Inc.</td><td>PW2070N</td><td>Minneapolis, MN</td></tr><tr><td>Aquecedor de Cerâmica Omega</td><td></td><td>CRFC-36/115-A Controlador PID Omega CRFC-36/115-A</td><td>Stamford, CT</td></tr><tr><td>Controlador PID</td><td>Omega</td><td>CN96211TR</td><td>Stamford,</td></tr><tr><td>Condicionador de Sinal</td> CT <td>Omega</td><td>DRG-SC-TC</td><td>Stamford,</td></tr><tr><td>Transdutor de Pressão</td><td>CT WIKA</td><td>50426877</td><td>Lawrenceville, Geórgia</td></tr><tr><td>Controlador de Fluxo de Massa</td><td>Brooks Instrumentos</td><td>SLA5850</td><td>Hatefield, PA</td></tr><<tr><td>strong>Nome</td><td>Empresa</td><td>Número de catálogo</td><td>Comentários</td></tr><tr><td>Planta Piloto</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eletrolisador</td><td>Proton</td><td>OnSite H6 Series</td><td>Wallingford, CT</td></tr><tr><td>Gas Booster</td><td>Máquina PDC</td><td>3 2500&nbsp;</td><td>Warminster, Pensilvânia</td></tr><tr><td>Turbina Eólica</td><td>Vestas</td><td>V82</td><td>Portland, OR</td></tr><tr><td>Chiller</td><td>Cuidados Térmicos</td><td>Série SQ</td><td>Niles, IL</td></tr><tr><td>Purificador de Água</td><td>Elga Pure Lab</td><td>S-15</td><td></td></tr><tr><td>Gerador de Nitrogênio</td> Sistema <td>de Gás Inovador</td><td>NS-10</td><td>Huoston, TX</td></tr><tr><td>Compressor de Ar</td><td>Hydrovane</td><td>HV05</td><td></td></tr></tbody></table>

síntese de amônia a baixa pressão

Ammonia Synthesis at Low Pressure

Amônia pode ser sintetizada na baixa pressão pelo uso de um absorvente seletivo de amônia. O processo pode ser conduzido com energia eólica, disponível localmente em áreas que exigem a amônia para fertilizantes sintéticos. Tal energia eólica é muitas vezes chamada "encalhada", porque ele só está disponível muito longe dos centros populacionais, onde ele pode ser usado diretamente.
No processo de proposta de baixa pressão, nitrogênio é feito de ar usando a absorção de balanço de pressão, e hidrogénio é produzido pela eletrólise da água. Enquanto estes gases podem reagir a cerca de 400 ° C em presença de catalisador convencional promoveu, a conversão é muitas vezes limitada pela reação reversa, que faz com que esta reação só é viável em altas pressões. Esta limitação pode ser removida por absorção em um ammine, como cloreto de cálcio ou magnésio. Tais haletos metálicos alcalinos podem eficazmente remover amônia, suprimindo, assim, as restrições de equilíbrio da reação. No processo de síntese proposta melhorada absorção amônia, a taxa de reação pode ser controlada então não pela cinética química, nem as taxas de absorção, mas pela taxa da reciclagem de gases não tenha reagidos. Os resultados comparam favoràvel com amônia, feita a partir de uma pequena escala convencional processo Haber - Bosch.

Uma planta-piloto em Morris, MN demonstrou a viabilidade do uso de vento para fabricação de amônia local18, conforme mostrado na Figura 1. O vento gera energia elétrica, que é usada para fazer o nitrogênio e hidrogênio através da absorção de balanço de pressão de ar e de eletrólise da água, respectivamente. Um reator usa um catalisador convencional para combinar os gases nitrogênio e hidrogênio, tornando o amoníaco. A amônia é então se...

Amônia pode ser sintetizada na baixa pressão usando um catalisador convencional e um absorvente seletivo de amônia.

Síntese de amônia a baixa pressão

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in ...

O objetivo geral deste procedimento é produzir amônia a partir de ar, água e energia gerada pelo vento em um processo de baixa pressão com emissões desprezíveis de dióxido de carbono. Este método pode ajudar a abordar questões importantes na produção de amônia, como eficiência da reação, distribuição do produto e emissões de dióxido de carbono. O processo utiliza um absorvente sólido seletivo para amônia em vez de um condensador.A remoção contínua de amônia do sistema diminui a ocorrência da reação química reversa. A principal vantagem desse processo é que ele pode ser realizado a uma pressão mais baixa, o que é mais seguro e menos custoso. Cory Marquart e eu operamos uma planta para o processo convencional que é 30.000 vezes menor do que as plantas típicas.Isso fornece um padrão para comparação com o processo de absorção. Mike Reese e Cory Marquart estão operando a planta convencional em pequena escala em Morris, Minnesota. A demonstração do processo baseado em absorção será realizada por Mahdi Malmali, um pesquisador pós-doutorando vinculado ao nosso laboratório.Antes de iniciar o processo, ligue a usina de geração de amônia e aqueça o reator catalítico até 440 graus Celsius. Ajuste a temperatura do condensador para menos 18 graus Celsius. Em seguida, ligue o secador de ar, o compressor de ar e o gerador de nitrogênio.Ligue o booster de gás nitrogênio para encher os tanques de suprimento de nitrogênio. Ligue o refrigerador, a unidade de desionização de água, o eletrolisador e o booster de gás hidrogênio. Verifique se o refrigerador está operacional e se o líquido de refrigeração está circulando.A seguir, ajuste o regulador de entrada de nitrogênio para 300 PSI. Abra a válvula de nitrogênio para iniciar a pressurização do skid do processo. Feche a válvula de derivação de nitrogênio quando o skid atingir 300 PSI.Em seguida, ajuste o regulador de entrada de hidrogênio para 1.200 PSI e abra a válvula de hidrogênio. Quando o skid atingir 1.200 PSI, feche a válvula de hidrogênio. Inicie o skid para começar a cíclica da mistura gasosa de um para três de nitrogênio para hidrogênio através do sistema.Após o término do processo, armazene a amônia condensada a 150 PSI. Para preparar o reator, utilize um almofariz e um pistilo para moer as partículas do catalisador até um tamanho inferior a um milímetro. Preencha o catalisador moído em tubos de 0,25 polegadas.Para preparar o absorvedor, empacote 80 gramas de cloreto de cálcio ou uma quantidade equivalente de outro absorvente seletivo para amônia em uma coluna de 30 centímetros de comprimento e diâmetro interno de 2,3 centímetros. Tampe as extremidades da coluna com material de suporte adequado para imobilizar o absorvente. Instale o absorvedor e o reator no aparato experimental.Aqueça o reator até 450 graus Celsius utilizando o procedimento recomendado de temperatura de ativação, enquanto flui hidrogênio através do reator a 500 SCCM para concluir a ativação do catalisador. Mantenha o catalisador ativado sob uma atmosfera de gás nitrogênio ultra-puro quando o sistema estiver ocioso. Para iniciar o processo de geração de amônia, feche a válvula de saída e aumente a temperatura do reator até 400 graus Celsius e do absorvedor até 180 graus Celsius.Enxágue o sistema com gás nitrogênio ultra-puro pressurizando e despressurizando o sistema repetidamente. Em seguida, pressurize o sistema com uma mistura de um para três de gases de nitrogênio e hidrogênio. Pare os controladores de fluxo de massa de nitrogênio e hidrogênio.Feche a válvula de entrada do reator. Abra a válvula de saída do reator e inicie a bomba de recirculação. Monitore as temperaturas do reator e do absorvedor conforme a reação se inicia e ajuste-as conforme necessário para compensar os processos exotérmicos.Execute o processo por cinco horas ou até que o absorvedor comece a apresentar rompimento, indicado por uma diminuição na variação da pressão do sistema ao longo do tempo. Abra a válvula de entrada de nitrogênio e a válvula de saída de amônia e reduza o sistema à pressão atmosférica. Passe nitrogênio pelo sistema a 100 SCCM enquanto aquece o absorvedor por cinco horas para liberar a amônia.As altas pressões utilizadas no método convencional são necessárias para favorecer a reação direta em altas temperaturas. No método de separação com baixa pressão, a amônia é separada de forma mais completa antes que possa sofrer a reação inversa. Foi observado um aumento significativo na taxa de conversão em relação ao método convencional.As taxas iniciais de reação do método de separação foram consistentes com os valores publicados e com experimentos separados de cinética química. Foi observada variação de temperatura nas taxas iniciais de reação do método de absorção com reação. A taxa global de reação apresentou dependência muito menor em relação à temperatura, indicando que a taxa de reação catalítica não é um fator limitante importante para a taxa de conversão no método de separação.O absorvente removeu eficientemente a amônia do sistema, mas a capacidade da coluna diminuiu após cada ciclo. Estudos para prolongar a vida útil da coluna de absorvente estão em andamento. Verificou-se que a cinética de absorção não é um fator significativamente limitante para a produção de amônia.Verificou-se que a taxa de fluxo de recirculação correlaciona-se com a taxa de reação, indicando que esta é a etapa principal de controle do processo. Este processo pode produzir amônia a partir de ar, água e vento. O ar e a água são fontes de nitrogênio e hidrogênio por absorção com variação de pressão e eletrólise, respectivamente.A energia para o processo provém do vento. O processo Haber-Bosch é uma reação com um século de existência que alimenta uma grande fração da população mundial. Tentar aprimorá-lo apresenta alto risco e potencial recompensa elevada.Nossa ideia original para este trabalho era tornar as pequenas propriedades rurais no Minnesota mais autossuficientes em relação ao fertilizante nitrogenado. A possibilidade de obter um combustível para cidades com escassez de energia, armazenando energia eólica na forma de amônia líquida, foi um ganho inesperado. A chave para o processo baseado em absorção é desenvolver um agente absorvente estável e reutilizável que capture eficientemente a amônia à medida que ela é produzida.Ao substituir o condensador convencional por um leito absorvente, estamos mais próximos de um processo de geração de amônia mais barato e seguro, adequado para fabricação em pequena escala.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Aqui os processos de deposição de vapor químico de plasma aumentada de perfluoroalcanos sobre materiais microporosos tais como os quadros metal-orgânicos para melhorar a sua estabilidade e hidrofobicidade são descritos. Além disso, o teste de ruptura de quantidades de miligrama de amostras está descrita em detalhe.

Preparação de hidrofóbicos Metal-Organic Frameworks via Plasma aprimorado Chemical Vapor Deposition de perfluoroalcanos para a remoção de amônia

A amônia é um importante metabólito fisiológico relevante para várias doenças e estados de bem-estar. É também uma molécula difícil de medir na respiração, o que exige cuidados especiais para obter resultados precisos. Nem todos os fatores que influenciam a amônia são conhecidos, mas o progresso pode ser difícil sem levar em conta esses fatores.

Medição Amônia ar exalado Rápido e Preciso

Aqui, apresentamos um protocolo para a síntese de CH3NH3eu e CH3NH3Br precursores e a subsequente formação de contínuas, livre de pinhole CH3NH3PbI3-xBrx filmes finos para a aplicação em células solares de alta eficiência e outros dispositivos optoeletrônicos.

Processo de solução assistida por Vapor de baixa pressão para banda sintonizável Gap Pinhole-free Methylammonium chumbo haleto perovskita filmes

A expansão da fibra de amônia (AFEX) é uma tecnologia termoquímica de pré-tratamento que pode converter biomassa lignocelulósica (por exemplo, estocagem de milho, palha de arroz e bagaço de cana) em uma matéria-prima altamente digestível para biocombustíveis e aplicações de ração animal. Aqui, descrevemos um método em escala laboratorial para a realização do pré-tratamento da AFEX na biomassa lignocelulósica.

Pré-tratamento de biomassa lignocelulósica da fibra de amônia (AFEX)

Aqui nós apresentamos um protocolo para a realização de reações em vasos simples reação sob pressões de baixa a moderada de CO2. As reações podem ser executadas em uma variedade de navios simplesmente através da administração de dióxido de carbono na forma de gelo seco, sem a necessidade de equipamento caro ou elaborado ou set-ups.

Atingir pressões moderadas em vasos selados usando gelo seco como uma sólido CO2 fonte

Uma série de métodos para determinar a taxa potencial de DNRA com base em 14NH4+/15NH4+ análises é fornecida em detalhes. NH4+ é convertido em N2O através de várias etapas e analisado usando cromatografia de gás quadrupole-espectrometria de massa.

Medição das Taxas Potenciais de Redução de Nitrato Dissimlatório para Amônio Com base em 14NH4+/15NH4+ Análises via Conversão Sequencial para N2O

Fornecemos uma descrição detalhada das etapas necessárias para montar uma célula de alta pressão, configurar e registrar experimentos de RMN de alta pressão, e finalmente analisar tanto a intensidade máxima quanto as mudanças de mudança química sob pressão. Esses experimentos podem fornecer informações valiosas sobre as vias dobráveis e a estabilidade estrutural das proteínas.

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Aqui, apresentamos um protocolo para sintetizar nanopartículas Co suportadas em nanotubos de carbono com co-e N-dopants para produções de hidrogênio.

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Sintetizamos nanostars em forma de estrela de ouro usando um método de crescimento de sementes de prata mediada. O diâmetro do nanostars varia de 200 a 300 nm eo número de dicas variam de 7 a 10. As nanopartículas têm uma ampla ressonância de plasmons de superfície de modo centrado no infravermelho próximo.

Síntese Nanostar ouro com um método de crescimento de sementes de Prata Mediated

Este protocolo descreve a estimulação da cultura de fibroblastos de baixa intensidade, com ultra-sons pulsada, que impulsiona a formação de adesão focal e Rac1 activação imitando acoplamento do receptor de matriz transmembranar, sindecam-4. Esta abordagem permite a investigação de uma técnica de sucesso clínico no nível celular, proporcionando assim as oportunidades de refinamento da terapia.

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