Stort fremskridt for arbejdet med at gøre fremstillingen af ammoniak bæredygtig

onsdag 11 okt 17

Kontakt

Jakob Kibsgaard
Adjunkt
DTU Fysik
45 25 32 90
En forskergruppe på det amerikanske Stanford University og DTU har tænkt utraditionelt for at finde alternative metoder til fremstilling af ammoniak uden brug af de store mængder energi fra fossile brændstoffer, der anvendes i dag. Det er lykkedes ved at nytænke den elektrokemiske proces. 

Ammoniak, der primært anvendes til kunstgødning i landbruget, er nødvendig for at sikre mad nok til klodens voksende befolkning. Der fremstilles i dag 150 millioner tons ammoniak på verdensplan årligt – og det kræver mere end 1 % af hele verdens energiforbrug at kunne gøre dette.

Derfor er mange forskere også optaget af udfordringen med at finde mere bæredygtige metoder til fremstillingen. Heriblandt en gruppe forskere på Stanford og DTU, der arbejder sammen i The VILLUM Center for the Science of Sustainable Fuels and Chemicals.

Samarbejde mellem teori og eksperimenter

Forskerne arbejder i et tæt samarbejde mellem teori og praksis. Ud fra nye teoretiske beregninger viste det sig, at man burde kunne fremstille ammoniak ved hjælp af elektrokemiske processer. Det har man længe forsøgt ved hjælp af vandige opløsninger, men det resulterede i en meget stor produktion af brint og ganske lidt ammoniak.

”Vi skilte derfor processen op i tre forskellige faser og brugte metallet litium som basis. I eksperimenter testede vi metoden, der tydeligt demonstrerede, at det er muligt at fremstille ammoniak ved at gennemføre processen i tre faser. Først elektrolyse af litium hydroxid til metallisk litium, herefter direkte reaktion af litiummet med kvælstof til litium nitrid og til sidst frigivelse af ammoniak, når litium nitrid tilsættes vand. Det sikrede en høj effektivitet – hvor hele 88,5 % af den anvendte strøm blev brugt til produktion af ammoniak,” forklarer adjunkt Jakob Kibsgaard, der tidligere har arbejdet på Stanford University, men nu er ansat på DTU.

"Nu skal vi bare fortsætte med at tænke ud af boksen - til andre og endnu mere smarte metoder"

”De tre faser foregår separat, hvilket naturligvis  er uhensigtsmæssigt i forhold til en industriel fremstilling, der helst skal kunne udføres som en kontinuerlig proces med tilsætning af de nødvendige kemikalier i den ene ende og mulighed for at aftappe ammoniak i den anden ende.”

Vigtig milepæl

Arbejdet med at få skabt en mere kontinuerlig proces, som er mulig at implementere i industrien, fortsætter derfor. Samtidig ser forskerne på, om det er muligt at skabe en lignende proces med andre metaller, der er mere egnede end litium.

”Det er en vigtig milepæl, vi har nået nu ved at demonstrere både i teori og praksis, at det rent faktisk kan lade sig gøre at fremstille ammoniak på en effektiv måde fra vedvarende energikilder som sol eller vind. Nu skal vi bare fortsætte med at tænke ud af boksen og se, om vi kan komme videre med andre og endnu mere smarte metoder, så det også bliver enkelt at implementere i industrien” siger Jakob Kibsgaard.

Læs forskningsartikel i Energy & Environmental Science

 Bæredygtig ammoniak produktion ved hjælp af en cyklisk proces med litium.

Bæredygtig ammoniak produktion ved hjælp af en cyklisk proces med litium

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.