Maatregelen nemen tegen klimaatverandering en omschakelen naar samenlevingen die aanzienlijke hoeveelheden hernieuwbare energie gebruiken voor stroomvoorziening, zijn twee van de belangrijkste problemen die tegenwoordig in ontwikkelde landen voorkomen. Een veelbelovende technologie daarbij maakt gebruik van waterstof (H ₂ ) als hernieuwbare energiebron. Hoewel het een primaire kandidaat is voor schone secundaire energie, grote hoeveelheden H ₂ moet worden omgezet in vloeibare vorm, wat een moeilijk proces is, voor eenvoudiger opslag en transport. Onder de mogelijke vormen van vloeibare H ₂ , ammoniak (NH ₃ ) is een veelbelovende drager omdat het een hoge H . heeft ₂ dichtheid, wordt gemakkelijk vloeibaar gemaakt, en kan op grote schaal worden geproduceerd.

Aanvullend, NH ₃ heeft onlangs de aandacht getrokken als een koolstofvrije alternatieve brandstof. NH ₃ is een brandbaar gas dat op grote schaal kan worden gebruikt in thermische energieopwekking en industriële ovens als alternatief voor benzine en lichte olie. Echter, het is moeilijk te verbranden (hoge ontstekingstemperatuur) en genereert schadelijke stikstofoxiden (NOx) bij de verbranding.

Onderzoekers van de International Research Organization for Advanced Science and Technology (IROAST) aan de Kumamoto University, Japan, gericht op een "katalytische verbrandingsmethode" om de NH . op te lossen ₃ brandstof problemen. Deze methode voegt stoffen toe die chemische reacties tijdens de verbranding van brandstof bevorderen of onderdrukken. Onlangs, ze zijn erin geslaagd een nieuwe katalysator te ontwikkelen die NH . verbetert ₃ brandbaarheid en onderdrukt de vorming van NOx. De nieuwe katalysator (CuOx/3A2S) is een kristalstructuur van het mulliettype 3Al ₂ O ₃ ·2SiO ₂ (3A2S) met koperoxide (CuOx). Wanneer NH ₃ werd verbrand met deze katalysator, onderzoekers ontdekten dat het zeer actief bleef in de selectieve productie van N ₂ , wat betekent dat het de vorming van NOx onderdrukte, en de katalysator zelf veranderde niet, zelfs niet bij hoge temperaturen. Aanvullend, ze zijn erin geslaagd met ter plaatse ( Operando ) waarnemingen tijdens de CuOx/3A2S-reactie, en verduidelijkte de NH ₃ katalytisch verbrandingsreactiemechanisme.

Aangezien 3A2S een in de handel verkrijgbaar materiaal is en CuOx kan worden geproduceerd met een methode die algemeen wordt gebruikt in de industrie (natte impregnatiemethode), deze nieuwe katalysator kan gemakkelijk en tegen lage kosten worden vervaardigd. Het gebruik ervan zorgt voor de ontleding van NH ₃ in H ₂ met de warmte van (lage ontstekingstemperatuur) NH ₃ verbranding van de brandstof, en de zuivering van NH ₃ door oxidatie.

"Onze katalysator lijkt een stap in de goede richting te zijn om antropogene klimaatverandering te bestrijden, aangezien er geen broeikasgassen zoals CO worden uitgestoten. ₂ en moet de verfijning van hernieuwbare energie in onze samenleving verbeteren, " zei onderzoeksleider Dr. Satoshi Hinokuma van IROAST. "We zijn van plan om in de toekomst verder onderzoek en ontwikkeling uit te voeren onder meer praktische omstandigheden."

Dit onderzoek is online geplaatst in de Dagboek van Katalyse op 26 maart 2018.