암모니아 분해에 대한 새로운 통찰력

암모니아를 사용하는 것은 수소를 운반하는 유망한 방법으로 여겨집니다. 그러나 수소와 질소로 다시 전환하기 위한 효율적인 공정도 필요합니다.

국제 연구팀은 암모니아를 질소와 수소로 분리하는 데 사용될 수 있는 철 촉매의 작동 모드에 대한 새로운 통찰력을 얻었습니다.

수소는 암모니아로 전환되어 에너지 운반체를 더 쉽게 운반할 수 있게 해줍니다.

즉, 암모니아를 다시 원래 물질로 분해할 수 있는 촉매도 필요하다는 뜻입니다.

독일 보훔 루르 대학교, 뮐하임안데어루르의 막스 플랑크 화학에너지전환연구소(MPI CEC), 베를린 공과대학교, 제노바의 이탈리아 공과대학교의 팀은 2024 년 9월 6일자 ACS Catalysis 저널에 철 촉매가 어떻게 이러한 반응을 가능하게 하는지 자세히 기술했습니다.

수소를 운송 가능하게 만드는 방법

녹색 수소는 유망한 에너지 운반체로 여겨집니다. 바람이나 태양 에너지를 사용하여 물을 분리하여 생산할 수 있습니다.

그러나 많은 경우 수소가 필요한 장소는 물 전기분해에 적합한 조건을 제공하지 못합니다.

수소는 운송을 위해서는 액화되어야 하는데, 이는 매우 낮은 온도에서만 가능합니다.

따라서 훨씬 높은 온도에서 액화할 수 있는 암모니아로 수소를 전환하는 것은 매력적인 대안으로 여겨집니다.

"게다가 화학 산업은 이미 암모니아 취급을 위한 확립된 인프라를 갖추고 있습니다." 보훔 산업 화학 연구소장이자 MPI CEC의 막스 플랑크 펠로우인 마틴 뮐러 교수의 말입니다.

암모니아( NH3 ) 를 분해하여 시작 화합물인 질소(N2)와 수소(H2)로 되돌리려면 효율적인 촉매가 필요합니다. 문제 는 기존 의 철 촉매가 일반적으로 질소 대신 질화철을 형성하는 바람직하지 않은 반응을 촉진한다는 것입니다.

최근 연구에서 연구진은 이러한 부작용이 정확히 어떻게 일어나는지 보여주었습니다.

그들은 클라리언트가 제공한 최신 세대 촉매를 사용하여 암모니아 분해를 테스트했습니다.

루르 보훔 대학교와 MPI CEC의 Maximilian Purcel 박사, Astrid Müller, Martin Muhler 교수로 구성된 팀이 관련 실험을 수행했습니다.

이러한 연구 결과는 이탈리아 파트너 연구소에서 진행한 머신 러닝으로 뒷받침된 복잡한 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 더욱 개선되었습니다.

베를린 공과대학의 연구팀은 X선 회절을 사용하여 반응 조건에서 형성된 질화철을 성공적으로 식별하고 그 변환 과정을 추적했습니다.

더 효율적인 미래 촉매

"저희의 연구 결과는 앞으로 암모니아를 분해하는 데 더 효율적인 촉매를 개발하는 데 사용될 수 있습니다." Martin Muhler가 결론지었습니다. "암모니아 합성 및 분해는 오랜 역사를 가지고 있습니다." 그는 덧붙였습니다. "저희는 지난 100년 동안의 과학 출판물을 인용합니다." 여기에는 2007년 연구로 노벨상을 수상한 Martin Muhler의 박사 지도 교수인 Gerhard Ertl의 연구가 포함됩니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241008122356.htm