侵入型金属間化合物を用いた窒素固定

使用间隙金属间化合物固氮

基本信息

批准号：
09874143
负责人：
町田憲一
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

大気中の窒素を取り込み有用な物質に変えること(窒素固定)は学術面はもとより工学的にも極めて重要であるが、現行のプロセスは高圧という特殊な設備を必要としており、省資源、省エネルギーと言う観点からは問題がある。これに対し本研究では、鉄と希土類、チタン、バナジウム、モリブデン等をベースとした窒素吸蔵性金属間化合物を作製すると共に、これらの表面にN_2分子の解離に対し高い活性を有するルテニウムをベースとした触媒層を形成させ、その窒素吸蔵能および吸蔵された窒素の存在状態と反応性とを系統的に解明することで、優れたN_2分子の活性化能と高い窒素吸蔵特性を有する複合型金属間化合物を作製することを目的とした。その結果、Al_2O_3とRu金属を共担持した希土類-鉄系金属間化合物粉末、Ru/Al_2O_3/RFe_7(R=希土類)においてN_2分子が常圧下にも拘わらず効率的に活性化され、500℃前後の温度で金属窒化物RFe_7N_Xの形で窒素が吸蔵されることが明らかとなった。また、吸蔵された窒素は金属間化合物内で窒素原子として存在することから、水素気流中、450℃で処理することで容易にアンモニアとして再生されることも明らかとなった。そこで、この複合型金属間化合物を用いた窒素固定サイクルの最適化を行うことでそのシステム化についても検討を加えたところ、現行のアンモニア合成の操業条件(圧力:150atm、温度:500℃、空間速度:15000h^1、転化率:〜15%)に対して、本方法では常圧にも拘わらずかなり高いアンモニア生成速度を示すことが概算で明らかになった。以上より、本研究で検討した侵入型金属間化合物を用いたアンモニア合成は、窒素貯蔵の機能も兼ね備えた新しい窒素利用システムとして有望であると考えられる。

将氮纳入大气中的有用物质（氮固定）不仅对于学术目的，而且对于工程目的而言非常重要，而且目前的过程需要高压等特殊设备，从资源节省和节能的角度来看，这是一个问题。 In contrast, this study aimed at producing nitrogen-absorbing intermetallic compounds based on iron, rare earths, titanium, vanadium, molybdenum, etc., and by forming a ruthenium-based catalyst layer with high activity against the dissociation of N_2 molecules on these surfaces, systematically elucidating the nitrogen storage ability and the presence and reactivity of the stored nitrogen, thereby产生具有出色N_2分子激活能力和高氮储存特性的复合金属间化合物。 As a result, it was revealed that in Ru/Al_2O_3/RFe_7 (R=rare earth), a rare earth-iron intermetallic compound powder co-supported by Al_2O_3 and Ru metal, N_2 molecules were efficiently activated despite normal pressure, and nitrogen was absorbed in the form of metal nitride RFe_7N_X at a temperature of around 500°C.此外，由于储存的氮是在金属间化合物中以氮原子的形式存在的，因此已经揭示了在450°C处的处理，可以轻松地将其作为氨的再生。 Therefore, by optimizing the nitrogen fixation cycle using this composite intermetallic compound, we also investigated the systemization of the nitrogen fixation cycle, and it was estimated that the current operating conditions for ammonia synthesis (pressure: 150atm, temperature: 500°C, space velocity: 15000h^1, conversion rate: ˜15%), this method exhibits a fairly high ammonia production rate despite atmospheric pressure.从以上，使用在这项研究中研究的侵入性金属间化合物合成的氨合成被认为是具有氮储存功能的新氮利用系统。