Ahli kimia menemukan cara baru untuk memanfaatkan energi dari amonia
Tech

Ahli kimia menemukan cara baru untuk memanfaatkan energi dari amonia

Sebuah tim peneliti di University of WisconsinMadison telah mengidentifikasi cara baru untuk mengubah amonia menjadi gas nitrogen melalui proses yang bisa menjadi langkah menuju amonia menggantikan bahan bakar berbasis karbon.

Penemuan teknik ini, yang menggunakan katalis logam dan melepaskan, daripada membutuhkan, energi, dilaporkan di Kimia Alam dan telah menerima paten sementara dari Wisconsin Alumni Research Foundation.

“Dunia saat ini berjalan dengan ekonomi bahan bakar karbon,” jelas Christian Wallen, seorang penulis makalah dan mantan peneliti pascadoktoral di laboratorium kimiawan UW–Madison John Berry. “Ini bukan ekonomi yang bagus karena kita membakar hidrokarbon, yang melepaskan karbon dioksida ke atmosfer. Kami tidak memiliki cara untuk menutup lingkaran siklus karbon yang sebenarnya, di mana kami dapat mengubah karbon dioksida kembali menjadi bahan bakar yang berguna.”

Untuk bergerak menuju tujuan Perserikatan Bangsa-Bangsa agar dunia menjadi karbon-netral pada tahun 2050, para ilmuwan harus mempertimbangkan cara-cara yang bertanggung jawab terhadap lingkungan untuk menciptakan energi dari unsur-unsur selain karbon, dan tim UW–Madison mengusulkan ekonomi energi nitrogen berdasarkan interkonversi nitrogen dan amonia.

Para ilmuwan senang menemukan bahwa penambahan amonia ke katalis logam yang mengandung unsur seperti platina ruthenium secara spontan menghasilkan nitrogen, yang berarti tidak diperlukan energi tambahan. Sebaliknya, proses ini dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik, dengan proton dan gas nitrogen sebagai produk sampingan. Selain itu, kompleks logam dapat didaur ulang melalui paparan oksigen dan digunakan berulang kali, semua proses yang jauh lebih bersih daripada menggunakan bahan bakar berbasis karbon.

“Kami menemukan bahwa, kami tidak hanya membuat nitrogen, kami membuatnya dalam kondisi yang benar-benar belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Berry, yang adalah Profesor Kimia Lester McNall dan memfokuskan upaya penelitiannya pada kimia logam transisi. “Untuk dapat menyelesaikan reaksi amonia-ke-nitrogen di bawah kondisi sekitar – dan mendapatkan energi – adalah masalah yang cukup besar.”

Amonia telah dibakar sebagai sumber bahan bakar selama bertahun-tahun. Selama Perang Dunia II, itu digunakan dalam mobil, dan para ilmuwan saat ini sedang mempertimbangkan cara untuk membakarnya di mesin sebagai pengganti bensin, khususnya di industri maritim. Namun, pembakaran amonia melepaskan gas nitrogen oksida beracun.

Reaksi baru menghindari produk sampingan beracun itu. Jika reaksi ditempatkan dalam sel bahan bakar di mana amonia dan rutenium bereaksi pada permukaan elektroda, dapat menghasilkan listrik dengan bersih tanpa memerlukan konverter katalitik.

“Untuk sel bahan bakar, kami menginginkan keluaran listrik, bukan masukan,” kata Wallen. “Kami menemukan senyawa kimia yang mengkatalisis konversi amonia menjadi nitrogen pada suhu kamar, tanpa voltase yang diterapkan atau bahan kimia tambahan. Ini adalah proses pertama, sejauh yang kami tahu, untuk melakukan itu.”

“Kami memiliki infrastruktur yang mapan untuk distribusi amonia, yang sudah diproduksi massal dari nitrogen dan hidrogen dalam proses Haber-Bosch,” kata Michael Trenerry, seorang mahasiswa pascasarjana dan penulis makalah tersebut. “Teknologi ini dapat memungkinkan penghematan bahan bakar bebas karbon, tapi itu setengah dari teka-teki. Salah satu kelemahan sintesis amonia adalah hidrogen yang kami gunakan untuk membuat amonia berasal dari gas alam dan bahan bakar fosil.”

Tren ini berubah, bagaimanapun, karena produsen amonia berusaha untuk menghasilkan amonia “hijau”, di mana atom hidrogen disuplai oleh elektrolisis air netral karbon alih-alih proses Haber-Bosch yang intensif energi.

Ketika tantangan sintesis amonia terpenuhi, menurut Berry, akan ada banyak manfaat menggunakan amonia sebagai sumber energi atau bahan bakar umum. Ini kompresibel, seperti propana, mudah diangkut dan mudah disimpan. Meskipun beberapa sel bahan bakar amonia sudah ada, mereka, tidak seperti proses baru ini, memerlukan energi tambahan, misalnya, dengan terlebih dahulu memecah amonia menjadi nitrogen dan hidrogen.

Langkah grup selanjutnya termasuk mencari tahu bagaimana merekayasa sel bahan bakar yang memanfaatkan penemuan baru dan mempertimbangkan cara ramah lingkungan untuk membuat bahan awal yang dibutuhkan.

“Salah satu tantangan berikutnya yang ingin saya pikirkan adalah bagaimana menghasilkan amonia dari air, bukan gas hidrogen,” kata Trenerry. “Mimpinya adalah memasukkan air, udara, dan sinar matahari untuk membuat bahan bakar.”

Sumber: Universitas Wisconsin-Madison



Posted By : pengeluaran hk hari ini