עבודה זו בעיקר נתמך על ידי ARPA-E, חלק מאיתנו במשרד האנרגיה, על ידי מינסוטה הסביבה ועל משאבי הטבע הנאמנות, כמומלץ הוועדה המחוקקת-אזרחים על משאבי מינסוטה, ועל -ידי MNDRIVE, יוזמה של אוניברסיטת מינסוטה. תמיכה נוספת הגיעה מקרן דרייפוס.

1. טייס צמח סטארט-אפ <ol><li>מערכת הייצור חנקן <ol><li>התור על מייבש את האוויר, מדחס אוויר, את החנקן גנרטור. ודא שיש לפחות 800 kPa אוויר במיכל מדחס אוויר. זה ממשיך לשלוח חנקן למיכל מאגר עד לא יותר חמצן 0.004% (40 ppm) החנקן.</li>
		<li>הפעל החנקן גז המאיץ. המאיץ גז מתחיל למלא את מיכלי אספקת חנקן, על לחצים גבוהה כמו 17 MPa.</li>
	</ol></li> <li>מערכת הייצור מימן <ol><li>להפעיל את chiller, היחידה deionization מים, את electrolyzer. Electrolyzer לא יפעלו ללא מערכת אוורור, כי ישנו חיישן הזרימה המודד הלחץ השלילי אוורור כדי לתת את electrolyzer להתחיל. המימן הוא מיוצר עם שיעור של 0.54 ק ג/שעה, כאשר הלחץ פריקה יהיו בערך 1.5 מגפ ס.</li>
		<li>הפעל את המימן גז המאיץ. ודא chiller פועל הנוזל קירור הוא זורם. הטנקים אספקת המימן יהיה מלא עד 17 מגפ ס.</li>
	</ol></li> <li>אמוניה החלקה סטארט-אפ <ol><li>להשתמש במחשב בחדר הבקרה כדי לבצע את הפעולות הבאות: <ol><li>לאמת יציאות החירום לבניית.</li>
			<li>לוודא ריכוזי חמצן, מימן ו אמוניה בבניין הם פחות מ-20%, 19 עמודים לדקה ו- 35 עמודים לדקה, בהתאמה.</li>
			<li>לוודא כי הטנקים אספקת חנקן ומימן מחויב כדי 17 MPa.</li>
			<li>לוודא את הדוגם אמוניה ושסתומים הטנק את משקל נעקפות.</li>
			<li>תתאימי את ההחלקה עם חנקן על-ידי הגדרת את ההחלקה &#39; s חנקן כניסת הרגולטור כדי 2.5 מגפ ס. הגדר את וסת הלחץ חנקן 300 psi, ואז פתח החנקן לעקוף את השסתום כדי למלא את ההחלקה בחנקן 300 psi. לאחר מכן סגור את השסתום חנקן כאשר הלחץ הזה. הגדר המימן הרגיל 1,200 psi ופתח את השסתום מימן כדי לאפשר את החלקה למלא עד 1,200 psi. ולאחר מכן סגור את שסתום מעקף מימן.</li>
			<li>פתח את שסתום כניסת מימן והגדר את ההחלקה &#39; s מימן כניסת הרגולטור כדי 10 MPa.</li>
			<li>להגדיר את וסת הלחץ NH 3 1 מגפ ס.</li>
			<li>להשתמש GUI השליטה בתוכנה כדי לסגור/לפתוח מרובים שסתומים עקיפה על יכול לראות, המדחס אוויר המסתמים.</li>
			<li>להשתמש GUI השליטה תוכנה כדי להפעיל שני בקרי PID כדי להבטיח כי זהו מוזן עם יחס של 1:3 של N 2:2 H 2.</li>
			<li>מ לחדר הבקרה, ואתה משתמש GUI מאסטר שולט תוכנה, להתחיל את ההחלקה. המדחס מתחיל recirculate כמות הדלק ההחלקה, ולהזריק את ההזנה טריים.</li>
			<li>ב- GUI שליטה תוכנה, להגדיר את טמפרטורת התגובה ועיבוי. הטמפרטורות הכור ואת condenser נקבעים כ- 440 ° C ו-25 ° C, בהתאמה. 
			הערה: זה לוקח עד 4 ימים עבור הכור להגיע לטמפרטורה שנקבעה מראש להשיג תנאי מצב יציב.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. סטארט אפ מתקן ניסיוני <ol><li>הכנת כור וצמצום <ol><li>שוקלים דור 3 מופחת מראש זרז. להקטין את גודל החלקיקים חלקיקי הזרז פחות מ 1 מ"מ באמצעות ומכתש.</li>
		<li>טען הזרז 0.25, אבובים, ולמקם קוורץ צמר משני הצדדים.</li>
		<li>של בקר PID ושימוש להגביר את טמפרטורת הכור לטמפרטורה התגובה (400 מעלות צלזיוס) עם רמפות המתאים, בעוד מימן זורם דרך הכור עם קצב זרימה של 500 רגיל סמ ק בדקה (SCCM). השתמש רמפות (מסוכם בטבלה 1). 
		הערה: העלייה הטמפרטורה צריכה להיות חלקה מאוד על מנת לקבל את פעילות זרז נכונה.</li>
		<li>המשך תהליך הפחתת ה 24 ודא אין אוויר או טומאה בא במגע עם הזרז. תמיד לשמור את הכור תחת שמיכה חנקן.</li>
	</ol></li> <li>הכנה בולם <ol><li>לטעון 80 גר' של CaCl 2 סופג לתוך העמודה בולם (ID: 2.3 ס מ, אורך: 30 ס"מ). על פי סופג בגדלים שונים, בולם שונים אריזה תומך ייעשה שימוש משני צידי בולם, כדי לשתק את המיטה ארוז.</li>
		<li>כדי להסיר את כל הלחות, מעלה את הטמפרטורה בולם עד 350 ° C ואילו חנקן זורם עם קצב הזרימה של SCCM 200 עבור ה 24</li>
	</ol></li> <li>ההתחלתי התגובה ההפרדה בדיקות <ol><li>להגביר את טמפרטורת הכור, בולם 400 ° C, 180 ° C, בהתאמה. 
		הערה: השתמש רמפות טמפרטורה נאותה כדי להגביר את טמפרטורת הכור. השתמש רובוטריקים כדי להפוך את הפקד טמפרטורה חלקה. לשמור על המערכת הנתמה מתחת לשמיכה חנקן. לפני תחילת כל מבחן, לחייב את המערכת עם חנקן כדי 5 MPa מספר פעמים ולאחר מכן שחרר את הלחץ.</li>
		<li>להשתמש GUI כדי לשלוט על בקרי זרימת מסה מימן וחנקן.</li>
		<li>לחייב את המנגנון כדי הלחצים היעד עם חנקן ומימן, עם היחס של 1:3-</li>
		<li>פעם הלחץ המטרה מושגת לסגור את סופיים, לפתוח את השסתום עודפים של הכור, תדליק את המשאבה recirculating. עקב תגובה אקסותרמית הקליטה, הטמפרטורות הכור, בולם עשויים לדרוש שליטה יותר זהיר בתחילת התהליך.</li>
		<li>להמשיך את הבדיקה עבור 5 שעות, עד הנקודה בולם הפעלת לפריצת.</li>
	</ol></li> <li>Desorption של אמוניה <ol><li>פתח את השסתומים כניסת ולשקע.</li>
		<li>להפחית את המערכת &#39; s הלחץ הלחץ האטמוספרי ולהגדיל את הטמפרטורה של בולם תוך חנקן זורם עם קצב זרימה של SCCM 100 עבור 5 שעות כדי מפסידה אמוניה מתוך החומר סופג.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>Erisman, J. W., Sutton, M. A., Galloway, J., Klimont, Z., Winiwarter, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+a+century+of+ammonia+synthesis+changed+the+world.">How a century of ammonia synthesis changed the world.</a> Nat Geosci. 1 (10), 636-639 (2008).</li><li>Vojvodic, A., Medford, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+the+limits:+A+low-pressure,+low-temperature+Haber-Bosch+process.">Exploring the limits: A low-pressure, low-temperature Haber-Bosch process.</a> Chem Phys Lett. 598, 108-112 (2014).</li><li>Jennings, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Catalytic Ammonia Synthesis. , (1991).</li><li>. Nitrogen (Fixed) - Ammonia Available from: <a target="_blank" href="https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nitrogen/mcs-2016-nitro.pdf">https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nitrogen/mcs-2016-nitro.pdf</a> (2016)</li><li>Wojcik, A., Middleton, H., Damopoulos, I., Van herle, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+as+a+fuel+in+solid+oxide+fuel+cells.">Ammonia as a fuel in solid oxide fuel cells.</a> J Power Sources. 118 (1-2), 342-348 (2003).</li><li>Zamfirescu, C., Dincer, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+ammonia+as+a+sustainable+fuel.">Using ammonia as a sustainable fuel.</a> J Power Sources. 185 (1), 459-465 (2008).</li><li>Christensen, C. H., Johannessen, T., S&#248;rensen, R. Z., N&#248;rskov, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+an+ammonia-mediated+hydrogen+economy?.">Towards an ammonia-mediated hydrogen economy?.</a> Catalysis Today. 111 (1-2), 140-144 (2006).</li><li>Hummelsh&#248;j, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=reversible+high-density+hydrogen+storage+in+compact+metal+ammine+salts.">reversible high-density hydrogen storage in compact metal ammine salts.</a> J Am Chem Soc. 130 (27), 8660-8668 (2008).</li><li>Ni, M., Leung, M. K. H., Leung, D. Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia-fed+solid+oxide+fuel+cells+for+power+generation-A+review.">Ammonia-fed solid oxide fuel cells for power generation-A review.</a> Int J Energy Res. 33 (11), 943-959 (2009).</li><li>Zamfirescu, C., Dincer, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+as+a+green+fuel+and+hydrogen+source+for+vehicular+applications.">Ammonia as a green fuel and hydrogen source for vehicular applications.</a> Fuel Process Technol. 90 (5), 729-737 (2009).</li><li>Ertl, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Science+and+Catalysis-Studies+on+the+Mechanism+of+Ammonia+Synthesis:+The+P.+H.+Emmett+Award+Address.">Surface Science and Catalysis-Studies on the Mechanism of Ammonia Synthesis: The P. H. Emmett Award Address.</a> Catal Rev. 21 (2), 201-223 (2006).</li><li>Nielsen, A., Kjaer, J., Bennie, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rate+equation+and+mechanism+of+ammonia+synthesis+at+industrial+conditions.">Rate equation and mechanism of ammonia synthesis at industrial conditions.</a> J Catal. 3 (1), 68-79 (1964).</li><li>. DE-FOA-0001569 Sustainable Ammonia Synthesis Available from: <a target="_blank" href="https://science.energy.gov/~/media/grants/pdf/foas/2016/SC_FOA_0001569.pdf">https://science.energy.gov/~/media/grants/pdf/foas/2016/SC_FOA_0001569.pdf</a> (2016)</li><li>Sustainable Ammonia Synthesis - Exploring the scientific challenges associated with discovering alternative, sustainable processes for ammonia production. DOE Roundtable Report Available from: <a target="_blank" href="https://science.energy.gov/~/media/bes/pdf/reports/2016/SustainableAmmoniaReport.pdf">https://science.energy.gov/~/media/bes/pdf/reports/2016/SustainableAmmoniaReport.pdf</a> (2016)</li><li>Reese, M., Marquart, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+a+Small-Scale+Haber+Process.">Performance of a Small-Scale Haber Process.</a> Ind Eng Chem Res. 55 (13), 3742-3750 (2016).</li><li>Schl&#246;gl, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+Synthesis+of+Ammonia-A+"Never-Ending+Story".">Catalytic Synthesis of Ammonia-A "Never-Ending Story".</a> Ange Chemie Int Ed. 42 (18), 2004-2008 (2003).</li><li>Dyson, D. C., Simon, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+Expression+with+Diffusion+Correction+for+Ammonia+Synthesis+on+Industrial+Catalyst.">Kinetic Expression with Diffusion Correction for Ammonia Synthesis on Industrial Catalyst.</a> Ind Eng Chem Fund. 7 (4), 605-610 (1968).</li><li>Temkin, M., Pyzhev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+ammonia+synthesis+on+promoted+catalysts.">Kinetics of ammonia synthesis on promoted catalysts.</a> Acta Physiochim USSR. 12, 327-356 (1940).</li><li>Annable, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+the+Temkin+kinetic+equation+to+ammonia+synthesis+in+large-scale+reactors.">Application of the Temkin kinetic equation to ammonia synthesis in large-scale reactors.</a> Chem Eng Sci. 1 (4), 145-154 (1952).</li><li>Guacci, U., Traina, F., Ferraris, G. B., Barisone, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Application+of+the+Temkin+Equation+in+the+Evaluation+of+Catalysts+for+the+Ammonia+Synthesis.">On the Application of the Temkin Equation in the Evaluation of Catalysts for the Ammonia Synthesis.</a> Ind Eng Chem Prod DD. 16 (2), 166-176 (1977).</li><li>Hummelsh&#248;j, J. S., S&#248;rensen, R. Z., Kustova, M. Y., Johannessen, T., N&#248;rskov, J. K., Christensen, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+nanopores+during+desorption+of+NH3+from+Mg(NH3)6Cl2.">Generation of nanopores during desorption of NH3 from Mg(NH3)6Cl2.</a> J Am Chem Soc. 128 (1), 16-17 (2006).</li><li>Huberty, M. S., Wagner, A. L., McCormick, A., Cussler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+absorption+at+haber+process+conditions.">Ammonia absorption at haber process conditions.</a> AIChE Journal. 58 (11), 3526-3532 (2012).</li><li>Himstedt, H. H., Huberty, M. S., McCormick, A. V., Schmidt, L. D., Cussler, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+synthesis+enhanced+by+magnesium+chloride+absorption.">Ammonia synthesis enhanced by magnesium chloride absorption.</a> AIChE Journal. 61 (4), 1364-1371 (2015).</li><li>Malmali, M., Wei, Y., McCormick, A., Cussler, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia+Synthesis+at+Reduced+Pressure+via+Reactive+Separation.">Ammonia Synthesis at Reduced Pressure via Reactive Separation.</a> Ind Eng Chem Res. 55 (33), 8922-8932 (2016).</li><li>Wagner, K., Malmali, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Column+absorption+for+reproducible+cyclic+separation+in+small+scale+ammonia+synthesis.">Column absorption for reproducible cyclic separation in small scale ammonia synthesis.</a> AIChE Journal. , (2017).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

שלבים קריטיים על מנגנוני הקליטה-התגובה ניסיוני:
ודא שאין טומאה אין במערכת חנקן ומימן. החומרים סופג ישתנה לאחר כל מחזור. ברוב המקרים, בטמפרטורה גבוהה, בנוכחות אמוניה, חומרי ספיגה נתיך ויוצרים גדולים רצפת בטון מוצק. על פי המאפיינים התרמודינמית של כל מטאל-הליד, ammine מורכבים, הטמפר...

אמוניה היא חומר כימי תעשייתי מפתח. הוא מיוצר בתהליך הבר – בוש, אשר ידוע בתור אחד החידושים החשובים ביותר של 20ה המאה1,2. אמוניה הסינתזה מתבצעת בנוכחות זרז הטרוגנית בטמפרטורות גבוהות (&#62; 375 ° C), לחצים (&#62; בר 100)3. דרישות טמפרטורה ולחץ גבוהים להפוך אמוניה סינתזה מאוד אנרגיה - ו capital-intensive. כ, 150 מיליון טון של אמוניה מיוצרים כל שנה4, עובייה 1-3% מצריכת האנרגיה של העולם, 5% מצריכת הגז הטבעי, עד 3% של שינוי האקלים גז הפליטה5,6, 7.
אמוניה יש שני שימושים פוטנציאליים הגדולות. ראשית, אמוניה הוא דשן סינטטי חנקן1. בלי זה דשן, חצי מהאוכלוסייה הנוכחית לא תהיה גישה מספיק אוכל. שנית, אמוניה יכול לשמש וקטור אנרגיה, או דלק נוזלי לנייטרלי פחמנית או כמו מימן עקיף המוביל8,9,10,11. בדרך כלל, משאבים מתחדשים (למשל רוח) זמינים באזורים כפריים underpopulated, שבו אפשר ללכוד; סוג זה של אנרגיית הרוח מבודד, השמש נקרא "תקועים". בתרחיש זה, האנרגיות תרמי וחשמלי ממקור אנרגיה מתחדשת מומרים צפיפות האנרגיה אמוניה נוזלית לנייטרלי פחמנית. אמוניה נוזלית המיוצר ואז יוכלו להישלח במרכזים עירוניים, שבו ניתן להשתמש ישירות בתאי דלק אמוניאק12 ו מנועי בעירה פנימית13, או שזה יכול להיות מפורקת לתוך מימן, לאחר מכן ניתן להשתמש בתאי דלק מימן או תחנות מימן. כתוצאה מכך, אנחנו יכולים לעבור את הרוח של הערבות ארה ב באזורים עירוניים צפופים של ארה ב
בעיקר בשל השימוש בדשן, לייצור אמוניה היא כבר לתעשייה. בטמפרטורת החדר, התגובה סינתזה אמוניה היא אקסותרמית ולכן — לפחות עקרונית — ספונטנית14, עם זאת, השגת התגובה בתנאי הסביבה היא קשה מאוד בגלל הקשר חזק חנקן-חנקן 15. להתגבר על זה, פריץ האבר ששלושתנו המשמש בטמפרטורות גבוהות להשגת קינטיקה מהר, אבל בטמפרטורות גבוהות אלה התכוון כי התגובה הפוכה עכבות הייצור. כדי להפחית את העכבות של תגובה הפוכה, הבר שימוש בלחץ גבוה כדי לשפר את ההמרה. הוא ביצע את התגובה בקנה מידה גדול בתוך חבית האקדח, אשר עדיין מעטר את המפעל כ- BASF לודוויגסהפן.
הצורך להשתמש בטמפרטורה גבוהה והן ללחץ כאשר התגובה עלול להיות מסוגל להפעיל בתנאים צנועים הרבה יותר יש כימאים מתוסכל עבור המאה ה2. גם לאחר התהליך היה commercialized, קרל בוש, עמית ענק כ- BASF מתערבלים באמצעות הטבלה המחזורית כולו מחפש זרזים טוב יותר. בעוד בוש היה הצלחה, החיפוש עדיין נמשך אפילו בשנה שעברה, תוכנית מחקר חדשה שמטרתה המבקשים זרז חדש היה יזם16,17. הכימיה מפורט של אמוניה סינתזה עכשיו מובן היטב14, אם החיפוש אחר הזרז החדש הוא מוצלח, זה בהחלט יהיה שווה את המאמץ. עם זאת, לדעתנו, הכישלונות האחרונים להקטין את הסיכוי של ההצלחה בעתיד.
הטקסט הבא, מתואר תהליך סינתזה אמוניה בקנה מידה קטן, המוטיבציה לחקור את תהליך חלופי מבואר.
תהליך בקנה מידה קטן:
אמוניה שנוצרו על-ידי רוח אנחנו משתפרים תהליך הבר-בוש Bosch – עבור סינתזה אמוניה, המבקשים תהליך הרבה יותר קטן, פשוט יותר, אשר יכול להיות מופעל באופן מקומי אלא מייצרת כמות זניחה של פחמן דו-חמצני. הכדאיות של ייצור מקומי אמוניה רוח כבר הוכח ב צמח פיילוט ממוקם מוריס, MN, המוצגת באיור 118. מוריס יושב על הרכס תאו, היווצרות של שישים קילומטרים של גבעות בפינה הדרום-מערבית של מינסוטה. הרכס יש רוח חריג יציב, חזק, מתגלגל ברחבי הערבה. כתוצאה מכך, זה מכה עבור החשמל שנוצר על-ידי רוח.
עם החשמל, אנחנו כבר מייצרים אמוניה רוח, בעזרת צמח זה אשר הוא ארבעים אלף פעמים יותר מאשר פעולות מסחריות קיימות עבור דלקים מאובנים. כמה החשמל שנוצר על-ידי הרוח היא נהגה להכין חנקן מן האוויר על ידי לחץ הנדנדה ספיחה, שיטה הוקמה עבור ההפרדה האוויר נעשה שימוש, לדוגמה, עבור חולים עם אמפיזמה צריכה אוויר מועשר בחמצן. עם זאת, יותר של החשמל משמש כדי להפוך מימן על ידי אלקטרוליזה של מים. גזים אלה משולבים מעל זרז קונבנציונאלי בתהליך סכמטי באיור 2. אחרי התגובה, הגזים מופרדים באמצעות מצמרר לתמצת את אמוניה נוזלית. גזים unreacted, כמו גם את אמוניה uncondensed, הם ממוחזרים.
פרטים של הצמח פיילוט בצמח הטייס שלנו, אוניברסיטת מינסוטה מתחדשת ומימן אמוניה פילוט, החשמל מסופק מן שיתוף ממוקם MW 1.65 טורבינת רוח. הצמח הטייס משתמש כ- 10% של הכוח שנוצר, עם הכוח שנותר בשימוש ב אוניברסיטת מינסוטה, מוריס הקמפוס.
המערכת לייצור מימן משתמש של electrolyzer, מדחס המאיץ chiller תרמי. מערכת זו מייצרת 0.54 ק ג של גז מימן לשעה, המאוחסן ב- psi 2,400 באמצעות 24 קוט ש חשמל. מים מן הבאר באתר מטוהרים באמצעות מערכת אוסמוזה ו- deionization הפוך. המים מסופקים ואז electrolyzer בשיעור של עד 15 ליטר/ה שהחנקן מופק באמצעות מחולל חנקן, מדחס אוויר קדם, מייבש אוויר למדחס המאיץ. גז חנקן מאוחסן ב- psi 2,400 באמצעות כ 6 וואט של חשמל.
הסינתזה של אמוניה משתמש של החלקה מותאם אישית. הוא כולל מדחס, כור, לולאה קירור קירור ותנור חשמלי 20 kW. זהו משתמש כ 28 וואט של חשמל כדי לייצר 2.7 ק ג של אמוניה לשעה שבו מאוחסנת לאחר מכן-150 psi. תהליך הייצור אמוניה נשלטת עם מערכות משולבות PLC ו- HMI. חנקן ומימן המיוצר מאוחסנים באתר ב 18 stora חנקןג ' נרל אלקטריק טנקים ו 54 מיכלי אחסון מימן. התרכובת הכימית היא גם הבמקום המאוחסן בתוך ספינת 3,100 גלון.
רוח הדור הוא היקר החשמל עבור תהליך זה עשוי רוח, אז הדלק לייצור אמוניה היא בחינם, ללא שימוש ללא דלק מאובנים. עם זאת, עלויות ההון עבור מתקן הפיילוט הזה נשלטים על ידי ההשקעות עבור הפקת מימן, סינתזה של אמוניה. הפעולות עד כה מראים כי עלות ביצוע אמוניה בקנה מידה קטן הם על כפול מזה של אמוניה קונבנציונאלי המבוסס על דלקים פוסיליים. בעוד אנו ממשיכים לייעל את התהליך שלנו, אנו מאמינים כי הרוח בקנה מידה קטן שנוצר אמוניה לא יהיו תחרותיים במחירים הנוכחיים גז טבעי. בירת עלויות אמוניה מסת גרם יופחת מתהליך קונבנציונלי רחב יותר, או על ידי תהליך חלופיים ככה תיאר הבא במאמר זה.
תהליך הקליטה:
הספיגה מגביר את הייצור הזרז המשמשים סינתזה אמוניה נותר כמעט ללא שינוי במהלך המאה האחרונה19. כתוצאה מכך, אנחנו ביצעו גישה שונה במחקר זה. החל את הזרז הנוכחי לטמפרטורת ההפעלה, אך אנו סופגים אמוניה-לחצים צנוע ברגע זה נוצר. אנחנו ממחזרים כל unreacted מימן וחנקן. התהליך הוא סכמטי ככה איור 3, דומה לתהליך קונבנציונלי, אבל עם בולם מיטה ארוזה החלפת מעבה.
התגובה הראשונית קינטיקה לא משתנים ניסויים עם המערכת ב המרה נמוך להראות על קצב התגובה הראשונית עקבי עם רבים מהמחקרים קודמות על זו מערכת3,14,15,20,21 , 22 , 23, כפי שמוצג באיור4. החלונית השמאלית מציגה את המחירים הראשונית, המשתנות חריפה עם טמפרטורה. בעוד המחירים הללו גם להשתנות עם לחץ, הווריאציות הם קטנים יותר, כפי שמוצג בלוח הימני. בתהליך החדש שלנו, אנחנו להשתמש באותו זרז דומים לתנאי התפעול, אבל לחפש דרכים כדי לשפר את ייצור אמוניה באמצעות בליעה, בלחץ נמוך. אנו מקווים ובכך להפחית את עלויות ההון של אמוניה סינתזה.
הספיגה מגביר את ההמרה בעבודתנו, החלפנו את מעבה בתהליך קטן עם מיטת ארז, אשר הוא כלי גלילי מלא עם חלקיקים קטנים של כושר ספיגה. הדגישו אנחנו סופגים בעיקר של מגנזיום כלוריד, סידן כלורי11,24. סופגים ammine כאלה יש שני אפקטים. ראשית, הם להפחית את ריכוז אמוניה נוכחות גזים ממוחזר כדי קרוב לאפס. שנית, הם ביעילות להפחית את הזמן עבור הפרדה זו קרוב לאפס. אסטרטגיה זו הוא פרודוקטיבי25,26,27. לדוגמה, באיור 5, אנו מראים כי קצב ביצוע אמוניה, אשר הוא יחסי ירידה הלחץ הכולל במערכת, היא הרבה יותר גדולה עם קליטה מאשר בלי. בפרט, התגובה בבר 90, המוצגת על-ידי העיגולים האדומים, השלמת פחות מאשר התגובה עם כושר ספיגה, שהראה את המשולשים הכחולים27. זה נכון למרות התגובה ללא ספיגה מתקיים, בלחץ כמעט כפול מזה של התגובה עם קליטה. בניסויים קודמות (לא מוצג כאן), אנחנו גם הראו כי ההמרה בסופו של התהליך הוא כ- 20% ללא ספיגה אבל מעל 95% עם כושר ספיגה.
הקצב של התגובה משתנה הרבה פחות עם טמפרטורה עם קליטה מאשר בלעדיו. זה מוצג באיור 6, הכפוף שוב אמוניה סינתזה כמו ללחץ מוחלט לעומת זמן27. שינוי הטמפרטורה התגובה על ידי 60 ° C יש השפעה מועטה על קצב התגובה. זה מנוגד התעריפים הראשונית איור 4, אשר מראה שינוי קצב התגובה של כמעט בסדר גודל. התוצאות איור 4 , איור 6 הן שונות כי השפעת התגובה הפוכה הופחת, כך קינטיקה כימית הם כבר לא אחראי על הקצב הכולל צעד אחד בלבד.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Experimental Apparatus&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Magnesium Chloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>7786-30-3</td><td>St. Louis, MO</td></tr><tr><td>Calcium Chloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>10043-52-4</td><td>St. Louis, MO</td></tr><tr><td>Ultra Pure Hydrogen</td><td>Matheson</td><td>SG PHYF30050</td><td>New Brighton, MN</td></tr><tr><td>Ultra Pure Nitrogen</td><td>Matheson</td><td>SG G1881112</td><td>New Brighton, MN</td></tr><tr><td>Iron Based Catalyst</td><td>Clariant/Sud Chemie</td><td>-</td><td>Charlotte, NC</td></tr><tr><td>Variable Piston Pump</td><td>PumpWorks Inc.</td><td>PW2070N</td><td>Minneapolis, MN</td></tr><tr><td>Omega Ceramic Heater</td><td>Omega</td><td>CRFC-36/115-A</td><td>Stamford, CT</td></tr><tr><td>PID Controller</td><td>Omega</td><td>CN96211TR</td><td>Stamford, CT</td></tr><tr><td>Signal Conditioner</td><td>Omega</td><td>DRG-SC-TC</td><td>Stamford, CT</td></tr><tr><td>Pressure Transducer</td><td>WIKA</td><td>50426877</td><td>Lawrenceville, Georgia</td></tr><tr><td>Mass Flow Controller</td><td>Brooks Instruments</td><td>SLA5850</td><td>Hatefield, PA</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Pilot Plant&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Electrolyzer</td><td>Proton OnSite</td><td>H6 Series</td><td>Wallingford, CT</td></tr><tr><td>Gas Booster</td><td>PDC Machine</td><td>3 2500&amp;nbsp;</td><td>Warminster, PA</td></tr><tr><td>Wind Turbine</td><td>Vestas</td><td>V82</td><td>Portland, OR</td></tr><tr><td>Chiller</td><td>Thermal Care</td><td>SQ Series</td><td>Niles, IL</td></tr><tr><td>Water Purifier</td><td>Elga Pure Lab</td><td>S-15</td><td></td></tr><tr><td>Nitrogen Generator</td><td>Innovative Gas System</td><td>NS-10</td><td>Huoston, TX</td></tr><tr><td>Air Compressor</td><td>Hydrovane</td><td>HV05</td><td></td></tr></tbody></table>

ammonia synthesis at low pressure

יכול להיות מסונתז אמוניה בלחץ נמוך על ידי שימוש ספיגה סלקטיבי אמוניה. התהליך יכול להיות מונע עם אנרגיית הרוח, זמינים באופן מקומי באזורים הדורשים אמוניה לדישון סינתטי. אנרגיית רוח כזה נקרא "תקועים", לעתים קרובות כי זה זמין רק רחוק ריכוזי אוכלוסייה שבו הוא יכול ישירות לשמש.
בתהליך המוצע לחץ נמוך, חנקן מהאוויר באמצעות לחץ הנדנדה הקליטה, ונוצר מימן מופק על ידי אלקטרוליזה של מים. בזמן גזים אלה יכול להגיב כ 400 מעלות צלזיוס בנוכחות זרז קונבנציונאלי בדרגה, ההמרה לעיתים קרובות מוגבל על ידי התגובה הפוכה, מה שהופך את התגובה הזו אפשרית רק בלחצים גבוהים. מגבלה זו ניתן להסיר על ידי הקליטה על ammine כמו סידן או מגנזיום כלוריד. כזה הלידים מתכת אלקליין ניתן להסיר ביעילות אמוניה, ובכך לדכא את האילוצים שיווי משקל של התגובה. בתהליך סינתזה אמוניה קליטה משופרת המוצע, הקצב של התגובה ואז ניתן לשליטה קינטיקה כימית ולא שיעור הספיגה, אלא לפי הקצב של מיחזור גזים unreacted. התוצאות להשוות לטובה עם אמוניה זני מידה קטן קונבנציונאלי תהליך הבר-בוש – Bosch.

מפעל פיילוט במוריס, MN הוכיח את הכדאיות של שימוש רוח עבור ייצור אמוניה המקומי18, כפי שמוצג באיור1. הרוח מפיקה חשמל, אשר נמצא בשימוש כדי להפוך חנקן ומימן את ספיגת הנדנדה לחץ אוויר ולפנים של אלקטרוליזה של מים, בהתאמה. כור משתמשת זרז קונבנציונאלי לש...

Watch this Scientific Journal Video about Ammonia Synthesis at Low Pressure at JoVE.com

Ammonia Synthesis at Low Pressure

יכול להיות מסונתז אמוניה בלחץ נמוך באמצעות זרז קונבנציונלי וספיגה סלקטיבי של אמוניה.

סינתזה אמוניה בלחץ נמוך

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in ...

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

26.4K Views.  University of Minnesota – Twin Cities. יכול להיות מסונתז אמוניה בלחץ נמוך באמצעות זרז קונבנציונלי וספיגה סלקטיבי של אמוניה.

Video: Ammonia Synthesis at Low Pressure

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% fine dust formation within the EU15. But NH3 emissions also mean a considerable loss of nutrients. Many studies on NH3 emission from organic and mineral fertilizer application have been performed in recent decades. Nevertheless, research related to NH3 emissions after application fertilizers is still limited in particular with respect to relationships to emissions, fertilizer type, site conditions and crop growth. Due to the variable response of crops to treatments, effects can only be validated in experimental designs including field replication for statistical testing. The dominating ammonia loss methods yielding quantitative emissions require large field areas, expensive equipment or current supply, which restricts their application in replicated field trials. This protocol describes a new methodology for the measurement of NH3 emissions on many plots linking a simple semi-quantitative measuring method used in all plots, with a quantitative method by simultaneous measurements using both methods on selected plots. As a semi-quantitative measurement method passive samplers are used. The second method is a dynamic chamber method (Dynamic Tube Method) to obtain a transfer quotient, which converts the semi-quantitative losses of the passive sampler to quantitative losses (kg nitrogen ha-1). The principle underlying this approach is that passive samplers placed in a homogeneous experimental field have the same NH3 absorption behavior under identical environmental conditions. Therefore, a transfer co-efficient obtained from single passive samplers can be used to scale the values of all passive samplers used in the same field trial. The method proved valid under a wide range of experimental conditions and is recommended to be used under conditions with bare soil or small canopies (&#60;0.3 m). Results obtained from experiments with taller plants should be treated more carefully.

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Ammonia emissions are a major threat to the environment by eutrophication, soil acidification and fine particle formation and stem mainly from agricultural sources. This method allows ammonia loss measurements in replicated field trials enabling statistical analysis of emissions and of relationships between crop development and emissions.

מכויל דגימה פסיבית - מדידות שדה רבה-עלילה של NH<sub&gt; 3</sub&gt; פליטות עם שילוב של שיטת Tube הדינמית דוגמים פסיביים

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

Environment

Ammonia Fiber Expansion (AFEX) Pretreatment of Lignocellulosic Biomass

Lignocellulosic materials are plant-derived feedstocks, such as crop residues (e.g., corn stover, rice straw, and sugar cane bagasse) and purpose-grown energy crops (e.g., miscanthus, and switchgrass) that are available in large quantities to produce biofuels, biochemicals, and animal feed. Plant polysaccharides (i.e., cellulose, hemicellulose, and pectin) embedded within cell walls are highly recalcitrant towards conversion into useful products. Ammonia fiber expansion (AFEX) is a thermochemical pretreatment that increases accessibility of polysaccharides to enzymes for hydrolysis into fermentable sugars. These released sugars can be converted into fuels and chemicals in a biorefinery. Here, we describe a laboratory-scale batch AFEX process to produce pretreated biomass on the gram-scale without any ammonia recycling. The laboratory-scale process can be used to identify optimal pretreatment conditions (e.g., ammonia loading, water loading, biomass loading, temperature, pressure, residence time, etc.) and generates sufficient quantities of pretreated samples for detailed physicochemical characterization and enzymatic/microbial analysis. The yield of fermentable sugars from enzymatic hydrolysis of corn stover pretreated using the laboratory-scale AFEX process is comparable to pilot-scale AFEX process under similar pretreatment conditions. This paper is intended to provide a detailed standard operating procedure for the safe and consistent operation of laboratory-scale reactors for performing AFEX pretreatment of lignocellulosic biomass.

Ammonia Fiber Expansion AFEX Pretreatment of Lignocellulosic Biomass

Ammonia fiber expansion (AFEX) is a thermochemical pretreatment technology that can convert lignocellulosic biomass (e.g., corn stover, rice straw, and sugarcane bagasse) into a highly digestible feedstock for both biofuels and animal feed applications. Here, we describe a laboratory-scale method for conducting AFEX pretreatment on lignocellulosic biomass.

אמוניה הרחבת סיבים (AFEX) טרום טיפול של ליגנותאית ביומסה

Lignocellulosic materials are plant-derived feedstocks, such as crop residues (e.g., corn stover, rice straw, and sugar cane bagasse) and purpose-grown ...

Low Pressure Vapor-assisted Solution Process for Tunable Band Gap Pinhole-free Methylammonium Lead Halide Perovskite Films

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, we present a protocol for the fabrication of this material via the low-pressure vapor assisted solution process (LP-VASP) method, which yields ~19% power conversion efficiency in planar heterojunction perovskite solar cells. First, we report the synthesis of methylammonium iodide (CH3NH3I) and methylammonium bromide (CH3NH3Br) from methylamine and the corresponding halide acid (HI or HBr). Then, we describe the fabrication of pinhole-free, continuous methylammonium-lead halide perovskite (CH3NH3PbX3 with X = I, Br, Cl and their mixture) films with the LP-VASP. This process is based on two steps: i) spin-coating of a homogenous layer of lead halide precursor onto a substrate, and ii) conversion of this layer to CH3NH3PbI3-xBrx by exposing the substrate to vapors of a mixture of CH3NH3I and CH3NH3Br at reduced pressure and 120 &#176;C. Through slow diffusion of the methylammonium halide vapor into the lead halide precursor, we achieve slow and controlled growth of a continuous, pinhole-free perovskite film. The LP-VASP allows synthetic access to the full halide composition space in CH3NH3PbI3-xBrx with 0&#160;&#8804; x&#160;&#8804; 3. Depending on the composition of the vapor phase, the bandgap can be tuned between 1.6 eV&#160;&#8804; Eg&#160;&#8804; 2.3 eV. In addition, by varying the composition of the halide precursor and of the vapor phase, we can also obtain CH3NH3PbI3-xClx. Films obtained from the LP-VASP are reproducible, phase pure as confirmed by X-ray diffraction measurements, and show high photoluminescence quantum yield. The process does not require the use of a glovebox.

Here, we present a protocol for the synthesis of CH3NH3I and CH3NH3Br precursors and the subsequent formation of pinhole-free, continuous CH3NH3PbI3-xBrx thin films for the application in high efficiency solar cells and other optoelectronic devices.

תהליך הפתרון בסיוע אדי לחץ נמוך הלהקה Tunable הפער חריר נטול עופרת Methylammonium הליד פרוביסקיט הסרטים

Organo-lead halide perovskites have recently attracted great interest for potential applications in thin-film photovoltaics and optoelectronics. Herein, ...

Chemistry

Measurement of the Potential Rates of Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium Based on 14NH4+/15NH4+ Analyses via Sequential Conversion to N2O

The importance of understanding the fate of nitrate (NO3&#8722;), which is the dominant N species transferred from terrestrial to aquatic ecosystems, has been increasing because global nitrogen loads have dramatically increased following industrialization. Dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) and denitrification are both microbial processes that use NO3&#8722; for respiration. Compared to denitrification, quantitative determinations of the DNRA activity have been carried out only to a limited extent. This has led to an insufficient understanding of the importance of DNRA in NO3&#8722; transformations and the regulating factors of this process. The objective of this paper is to provide a detailed procedure for the measurement of the potential DNRA rate in environmental samples. In brief, the potential DNRA rate can be calculated from the 15N-labeled ammonium (15NH4+) accumulation rate in 15NO3&#8722; added incubation. The determination of the 14NH4+ and 15NH4+ concentrations described in this paper is comprised of the following steps. First, the NH4+ in the sample is extracted and trapped on an acidified glass filter as ammonium salt. Second, the trapped ammonium is eluted and oxidized to NO3&#8722; via persulfate oxidation. Third, the NO3&#8722; is converted to N2O via an N2O reductase deficient denitrifier. Finally, the converted N2O is analyzed using a previously developed quadrupole gas chromatography&#8211;mass spectrometry system. We applied this method to salt marsh sediments and calculated their potential DNRA rates, demonstrating that the proposed procedures allow a simple and more rapid determination compared to previously described methods.

Measurement of the Potential Rates of Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium Based on 14NH4+/15NH4+ Analyses via Sequential Conversion to N2O

A series of methods to determine the potential DNRA rate based on 14NH4+/15NH4+ analyses is provided in detail. NH4+ is converted into N2O via several steps and analyzed using quadrupole gas chromatography&#8211;mass spectrometry.

מדידה של שיעורי חנקה דיספילציה הפחתת אמוניום מבוסס על 14NH4+/15NH4+ ניתוחים באמצעות המרה רציפים N2O

The importance of understanding the fate of nitrate (NO3&#8722;), which is the dominant N species transferred from terrestrial to aquatic ecosystems, has ...

Achieving Moderate Pressures in Sealed Vessels Using Dry Ice As a Solid CO2 Source

Herein is presented a general strategy to perform reactions under mild to moderate CO2 pressures with dry ice. This technique obviates the need for specialized equipment to achieve modest pressures, and can even be used to achieve higher pressures in more specialized equipment and sturdier reaction vessels. At the end of the reaction, the vials can be easily depressurized by opening at room temperature. In the present example CO2 serves as both a putative directing group as well as a way to passivate amine substrates, thereby preventing oxidation during the organometallic reaction. In addition to being easily added, the directing group is also removed under vacuum, obviating the need for extensive purification to remove the directing group. This strategy allows the facile &#947;-C(sp3)-H arylation of aliphatic amines and has the potential to be applied to a variety of other amine-based reactions.

Achieving Moderate Pressures in Sealed Vessels Using Dry Ice As a Solid CO2 Source

Here we present a protocol for performing reactions in simple reaction vessels under low-to-moderate pressures of CO2. The reactions can be performed in a variety of vessels simply by administering the carbon dioxide in the form of dry ice, without the need for costly or elaborate equipment or set-ups.

להשגת לחצים מתונה בכלי אטום באמצעות קרח יבש כמקור2 CO מוצק

Herein is presented a general strategy to perform reactions under mild to moderate CO2 pressures with dry ice. This technique obviates the need for ...

Fast and Accurate Exhaled Breath Ammonia Measurement

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that uses a quantum cascade based laser. The monitor is coupled to a sampler that measures mouth pressure and carbon dioxide. The system is temperature controlled and specifically designed to address the reactivity of this compound. The sampler provides immediate feedback to the subject and the technician on the quality of the breath effort. Together with the quick response time of the monitor, this system is capable of accurately measuring exhaled breath ammonia representative of deep lung systemic levels. 
Because the system is easy to use and produces real time results, it has enabled experiments to identify factors that influence measurements. For example, mouth rinse and oral pH reproducibly and significantly affect results and therefore must be controlled. Temperature and mode of breathing are other examples. As our understanding of these factors evolves, error is reduced, and clinical studies become more meaningful. This system is very reliable and individual measurements are inexpensive. 
The sampler is relatively inexpensive and quite portable, but the monitor is neither. This limits options for some clinical studies and provides rational for future innovations.

Ammonia is an important physiologic metabolite relevant to various disease and wellness states. It is also a difficult molecule to measure in breath, which demands particular precautions be taken to obtain accurate results. Not all factors influencing ammonia are known, but progress can be difficult without accounting for these factors.

מדידת אמוניה מהירה ומדויקת נשף נשימה

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that ...

Medicine

High-Temperature and High-Pressure In situ Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy represents an important technique to understand the structure and bonding environments of molecules. There exists a drive to characterize materials under conditions relevant to the chemical process of interest. To address this, in situ high-temperature, high-pressure MAS NMR methods have been developed to enable the observation of chemical interactions over a range of pressures (vacuum to several hundred bar) and temperatures (well below 0 &#176;C to 250 &#176;C). Further, the chemical identity of the samples can be comprised of solids, liquids, and gases or mixtures of the three. The method incorporates all-zirconia NMR rotors (sample holder for MAS NMR) which can be sealed using a threaded cap to compress an O-ring. This rotor exhibits great chemical resistance, temperature compatibility, low NMR background, and can withstand high pressures. These combined factors enable it to be utilized in a wide range of system combinations, which in turn permit its use in diverse fields as carbon sequestration, catalysis, material science, geochemistry, and biology. The flexibility of this technique makes it an attractive option for scientists from numerous disciplines.

The molecular structures and dynamics of solids, liquids, gases, and mixtures are of critical interest to diverse scientific fields. High-temperature, high-pressure in situ MAS NMR enables detection of the chemical environment of constituents in mixed phase systems under tightly controlled chemical environments.

טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה באתרו זווית קסם ספינינג ספקטרוסקופיה תהודה מגנטית גרעינית

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy represents an important technique to understand the structure and bonding environments of molecules. There ...

Synthesis of Metal Nanoparticles Supported on Carbon Nanotube with Doped Co and N Atoms and its Catalytic Applications in Hydrogen Production

A method for facile synthesis of nanostructured catalysts supported on carbon nanotubes with atomically dispersed cobalt and nitrogen dopant is presented herein. The novel strategy is based on a facile one-pot pyrolysis treatment of cobalt (II) acetylacetonate and nitrogen-rich organic precursors under Ar atmosphere at 800 &#176;C, resulting in the formation of Co- and N- co-doped carbon nanotube with earthworm-like morphology. The obtained catalyst was found to have a high density of defect sites, as confirmed by Raman spectroscopy. Here, cobalt (II) nanoparticles were stabilized on the atomically dispersed cobalt- and nitrogen-doped carbon nanotubes. The catalyst was confirmed to be effective in the catalytic hydrolysis of ammonia borane, in which the turnover frequency was 5.87 mol H2&#183;molCo-1&#183;min-1, and the specific hydrogen generation rate was determined to be 2447 mL H2&#183;gCo-1&#183;min-1. A synergistic function between the Co nanoparticle and the doped carbon nanotubes was proposed for the first time in the catalytic hydrolysis of ammonia borane reaction under a mild condition. The resulting hydrogen production with its high energy density and minimal refueling time could be suitable for future development as energy sources for mobile and stationary applications such as road trucks and forklifts in transport and logistics.

Here, we present a protocol to synthesize Co nanoparticles supported on carbon nanotubes with Co- and N- dopants for hydrogen productions.

סינתזה של ננו-חלקיקי מתכת הנתמכים על ננו-צינוריות פחמן עם אטומי Co ו-N מסוממים ויישומיה הקטליטיים בייצור מימן

A method for facile synthesis of nanostructured catalysts supported on carbon nanotubes with atomically dispersed cobalt and nitrogen dopant is presented ...

Le Ch&#226;telier's Principle

Source: Laboratory of Dr. Lynne O&#39;Connell &#8212; Boston College
When the conditions of a system at equilibrium are altered, the system responds in such a way as to maintain the equilibrium. In 1888, Henri-Lewis Le Ch&#226;telier described this phenomenon in a principle that states, &#34;When a change in temperature, pressure, or concentration disturbs a system in chemical equilibrium, the change will be counteracted by an alteration in the equilibrium composition.&#34;
This experiment demonstrates Le Ch&#226;telier&#39;s principle at work in a reversible reaction between iron(III) ion and thiocyanate ion, which produces iron(III) thiocyante ion:
Fe3+(aq) + SCN- (aq) <img alt="Reversibly Equals" src="/files/ftp_upload/10138/reversible.jpg" /> FeSCN2+ (aq)
The concentration of one of the ions is altered either by directly adding a quantity of one ion to the solution or by selectively removing an ion from the solution through formation of an insoluble salt. Observations of color changes indicate whether the equilibrium has shifted to favor formation of the products or the reactants. In addition, the effect of a temperature change on the solution at equilibrium can be observed, which leads to the ability to conclude whether the reaction is exothermic or endothermic.

Le Chatelier&#039;s Principle: Effect of Concentration and Temperature on Chemical Equilibrium

עקרון לה שאטלייה

Source: Laboratory of Dr. Lynne O&#39;Connell &#8212; Boston College
When the conditions of a system at equilibrium are altered, the system responds in ...

Education

JoVE Science Education

General Chemistry

Preparation of Amines: Alkylation of Ammonia and Amines

Alkylation is one of the methods used to prepare amines. Direct alkylation of ammonia or a primary amine with an alkyl halide gives polyalkylated amines along with a quaternary ammonium salt through successive SN2 reactions. This process of making the quaternary salt through the direct alkylation method is called exhaustive alkylation.
Each alkylation step makes the nitrogen center more nucleophilic, which triggers successive alkylations until a quaternary ammonium salt is formed. Considering this, specific reaction conditions, such as excess ammonia, must be used to exclusively make primary amines.
Since tertiary halides are more hindered, they are not the substrates of choice for alkylation reactions. Although secondary alkyl halides are far less hindered and can be alkylated, they are also not preferred as substrates due to their tendency to undergo elimination reactions.
Since ammonia is cheaply available, alkylations using ammonia as the substrate are the most common.

הכנת אמינים: אלקילציה של אמוניה ואמינים

Alkylation is one of the methods used to prepare amines. Direct alkylation of ammonia or a primary amine with an alkyl halide gives polyalkylated amines ...

סינתזה אמוניה בלחץ נמוך

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מכויל דגימה פסיבית - מדידות שדה רבה-עלילה של NH