水素輸送のキャリアとしてアンモニアを使用するというアイデアは、近年勢いを増しています。
アンモニアを変換するために、科学者たちはプロトン伝導膜を備えた独自の電気化学セルを構築し、それを開裂触媒と統合しました。
まず、アンモニアが「出会う」窒素と水素に分解する触媒を使用します。生成された水素はすぐにプロトンに変換され、電気化学セル内の膜を通って電気的に移動します。科学者は常に水素を除去することで、反応をさらに進めます。このタイプの反応は、ル シャトリエ ブラウンの原理として知られています。アンモニアの分解生成物の 1 つである水素を除去することで、プロセスは従来の触媒の能力を超えたものになります。
得られた水素は燃料に使用できます素子。バッテリーと同様に、燃料電池は化学反応からエネルギーを変換することによって電気を生成します。バッテリーとは異なり、燃料がある限り電気を生成し、充電を失うことはありません。水素はクリーンな燃料であり、消費されると、唯一の副産物として水を生成します。これらの特性により、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素などの副産物が気候を変化させ、地球を熱する化石とは区別されます。
新しい方法は、その環境への配慮が特徴です。再生可能エネルギーは、化石燃料の熱の代わりにアンモニアを水素に変換するために使用されます。プロセス全体は、従来の分解方法よりも低い温度で行われます（500°C〜600°Cではなく250°C）。さらに、新技術は、未反応のアンモニアや他の製品から分離する必要のない純粋な水素を生成します。このプロセスも効率的です。デバイスに供給されるすべての電流は、寄生反応による損失なしに水素を直接生成します。
研究の著者は、新しいテクノロジーは運輸部門を劇的に変えることができます。米国環境保護庁によると、2018年には、車、トラック、電車、船、飛行機、その他の車両による人や物の移動が、北米の温室効果ガス排出量の28％を占め、他のどのセクターの経済よりも多くなっています。
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窒素と水素
電気化学セルは、測定電極での個々の大気汚染物質の電気化学反応によって生成された電流を測定します。
プロトン伝導膜の主な機能は、アノードでの水素イオン化の結果として形成されたプロトンのカソード領域への移動です。さらに、プロトン伝導膜はガス分離器として機能します。ガスが通過するときに、膜電解質ブロックのアノード側をカソード側から遮断します。
触媒は化学反応の速度を変える物質であり、最終製品には含まれていません。