東工大、温和な条件下で従来よりも高効率なアンモニア合成触媒を開発
東京工業大学(東工大)は4月28日、充填トリジマイト型構造を持つアルミン酸バリウム「BaAl2O4」内の酸素の一部をヒドリドイオン(H-)に置き換えたエレクトライド「BaAl2O4-xHy:e-z」をコバルト(Co)触媒の担体として用いると、既存のルテニウム(Ru)触媒よりもはるかに高いアンモニア(NH3)合成活性が実現することを発見したと発表した。
窒素肥料や窒素含有化成品の減量であり、化学産業の基幹物質でもあるNH3は現在、ハーバー・ボッシュ法により大量生産されているが、高温(400℃～500℃)・高圧(10MPa～30MPa)を必要とするためエネルギー消費が多く、二酸化炭素(CO2)も大量に排出されてしまう。そのため、CO2を排出しない方法で生成した水素を利用しながらNH3を合成する「グリーンアンモニア合成」の実現が強く求められている。
低温・低圧の温和な条件下でのNH3合成で、最も高い活性を示す触媒として知られているのがRuだ。さらに近年になって、H-を有する触媒材料が、Ruなどの遷移金属触媒上でのNH3合成を大幅に促進できることもわかってきた。
しかしRuは貴金属であるため、実用面で課題が残る。さらにこれまでのH-を有する材料の大半は、大気に暴露すると、酸化が非可逆的に進むため、触媒活性が大幅に低下する点が課題だった。そのため、非貴金属のCoなどを触媒に利用し、NH3合成を大幅に促進できる安定な材料が求められていた。そこで研究チームは今回、充填トリジマイト型構造を有するBaAl2O4に着目し、同物質の一部の酸素をH-で置き換えたという。
全文はこちら
https://news.mynavi.jp/techplus/article/20230501-2669684/
おおルテニウムが要らない？良い事だ
アンモニアって
何に役に立つの？
>>9
合成アンモニアのおよそ8割は肥料に使われる
アンモニアの合成ができなかったら農業の収量がここまで増大しなかったし世界の人口も増えなかった
人口増加の弊害とかは別にしてな
残りの2割弱は樹脂や繊維に使われる
メラミン樹脂とかナイロン繊維とか
あとは火薬とか尿素とか色々な化学薬品の製造に使われる
ハーバーボッシュ法だっけ
水素よりアンモニアの方が余剰電力有効に貯められるのでは
最近この手の話を良く聞くが一向に実用化されないのは何故なんだ
>>10
現行のハーバーボッシュ法が都合良すぎるから
高い温度や圧力が必要な上収量もそんなにすごくないが、
触媒がとにかく丈夫で安い
使ってるのって酸化鉄と酸化アルミニウムと酸化カリウム(と酸化カルシウム)だからな
新技術は大体レアメタル、レアアース使ってるけど
その時点でほぼ敗北者なのよ
>>13
コスト的に高価な触媒使うよりも安い触媒でエネルギーガンガン使った方が安くなるのか
>>15
それに加えて初期投資、つまり工場建築費とかも入ってくる
新技術でアンモニアを作るなら
現状でも普通にアンモニアが生産できている工場を
わざわざそれを取り壊して新しい施設を作らねばならないが、
その必要性があるか？って話になる
しかもその間アンモニアが作れないから儲けなし
工場建築なんて年単位だから収入ゼロがそれだけ続くのに耐えられるか？ということにもなる
別に工場を建てるなら別だが、業界にそこまでして生産量増やす需要があるかも疑問だし
工場用の土地取得も必要
そもそも新技術といっても研究室レベルの話で
工場の大規模生産に向いているかどうかは話が別だしノウハウもない
そんなもんにすぐにすがりつく必要なんてある訳がない
現行の工場が破壊されたり、規定の運用年数を超えたりして
新工場を建築しないといけない段階になって
新技術をつかってもいいかなーと考慮される程度に過ぎない
逆に研究者はこういうデメリットを跳ね返すほど魅力的な技術を作ろうと
躍起になってるとも言える
アンモニア生産に大量のエネルギーが必要なのは事実だからね
>>18
一応、東工大・細野教授の一連のアンモニア触媒は既存プラントとは棲み分けするって言ってるけどな
ハーバーボッシュの巨大プラントから消費地へとコスト&エネルギーを浪費して運ぶのではなく
低温低圧の簡易小～中規模プラントで地産地消するという思想
とはいえ今のところは机上論でしかなく、本当に事業性あるのかは早く示して欲しい
アンモニア火力発電だな
レアメタル触媒を必要としない点が画期的だね
日本にとって朗報
温和な条件てなに？
ビーカーに微笑みかけるの？
>>28
温度とか圧力が常温常圧によりちかいことです。
アンモニア合成する時に出る副産物や排熱を他の生産品目に流用してるから、置き換えは一筋縄じゃいかないと聞いたけど。
