Die Idee, Ammoniak als Träger für die Wasserstofflieferung zu nutzen, hat in den letzten Jahren an Dynamik gewonnen.
Um Ammoniak umzuwandeln, bauten die Wissenschaftler eine einzigartige elektrochemische Zelle mit einer protonenleitenden Membran und integrierten sie in einen Spaltkatalysator.
Erstens „trifft“ sich Ammoniakmit einem Katalysator, der es in Stickstoff und Wasserstoff spaltet. Der entstehende Wasserstoff wird sofort in Protonen umgewandelt, die dann in der elektrochemischen Zelle elektrisch über die Membran bewegt werden. Durch die ständige Entfernung von Wasserstoff treiben Wissenschaftler die Reaktion immer weiter voran. Diese Art von Reaktion ist als Le Chatelier-Brown-Prinzip bekannt. Durch die Entfernung eines der Ammoniakabbauprodukte, des Wasserstoffs, geht der Prozess über die Leistung eines herkömmlichen Katalysators hinaus.
Der resultierende Wasserstoff kann in Kraftstoff verwendet werdenElement. Brennstoffzellen erzeugen wie Batterien Strom, indem sie Energie aus chemischen Reaktionen umwandeln. Im Gegensatz zu Batterien erzeugen sie Strom, solange Kraftstoff vorhanden ist, und verlieren nie ihre Ladung. Wasserstoff ist ein sauberer Kraftstoff, der beim Verbrauch Wasser als einziges Nebenprodukt erzeugt. Diese Eigenschaften unterscheiden es von einem Fossil, dessen Nebenprodukte - Kohlendioxid, Methan und Lachgas - das Klima verändern und den Planeten erwärmen.
Die neue Methode zeichnet sich durch ihre Umweltfreundlichkeit aus.Mit erneuerbarem Strom wird Ammoniak anstelle von Wärme aus fossilen Brennstoffen in Wasserstoff umgewandelt. Der gesamte Prozess findet bei niedrigeren Temperaturen statt als bei herkömmlichen Aufschlussmethoden (250 ° C statt 500 ° C - 600 ° C). Darüber hinaus erzeugt die neue Technologie reinen Wasserstoff, der nicht von nicht umgesetztem Ammoniak oder anderen Produkten getrennt werden muss. Der Prozess ist auch effizient - der gesamte dem Gerät zugeführte elektrische Strom erzeugt direkt Wasserstoff ohne Verluste für parasitäre Reaktionen.
Die Autoren der Studie sagen voraus, dass die neuenTechnologie kann den Verkehrssektor dramatisch verändern. Im Jahr 2018 machte der Personen- und Güterverkehr mit Autos, Lastwagen, Zügen, Schiffen, Flugzeugen und anderen Fahrzeugen laut US-EPA 28% der Treibhausgasemissionen in Nordamerika aus - mehr als in jedem anderen Wirtschaftszweig.
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Stickstoff und Wasserstoff
Elektrochemische Zellen messen den Strom, der durch die elektrochemische Reaktion einzelner Luftschadstoffe an der Messelektrode erzeugt wird.
Die Hauptfunktion der protonenleitenden Membranist die Übertragung eines Protons, das infolge der Wasserstoffionisation an der Anode gebildet wird, auf den Kathodenbereich. Darüber hinaus wirkt die protonenleitende Membran als Gasabscheider: Sie schneidet die Anodenseite der Membran-Elektrolyt-Einheit von der Kathodenseite ab, wenn Gase durchgelassen werden.
Katalysatoren sind Substanzen, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion verändern und nicht in den Endprodukten enthalten sind.