Name: ammonia synthesis at low pressure
Uploaded: 2017-08-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 14 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ammonia Synthesis at Low Pressure at JoVE.com

Este trabajo fue financiado principalmente por ARPA-E, una parte del Departamento de energía, por el medio ambiente de Minnesota y el fondo de recursos naturales, como recomienda la Comisión legislativa y los ciudadanos sobre los recursos de Minnesota y por MNDRIVE, una iniciativa de la Universidad de Minnesota. Apoyo adicional proviene de la Fundación de Dreyfus.

1. piloto puesta en marcha de la planta generador de <ol><li>sistema de producción de nitrógeno <ol><li>vuelta en el aire, el compresor de aire y el nitrógeno. Compruebe que hay al menos 800 kPa de aire en el tanque del compresor de aire. Esto mantiene enviando nitrógeno acumulador hasta que hay no más de 0.004% (40 ppm) de oxígeno en el nitrógeno.</li>
		Aumentador de presión del gas <li>encienda el nitrógeno. El aumentador de presión de gas comienza a llenar los tanques de suministro de nitrógeno, a presiones de hasta 17 MPa.</li>
	</ol></li> <li>Sistema de producción de hidrógeno <ol><li>encienda el refrigerador, la unidad de desionización de agua y el electrolizador. El electrolizador no funciona sin un sistema de ventilación, ya que hay un sensor de flujo que mide la presión negativa ventilación para permitir que el electrolizador a empezar. El hidrógeno se produce con una tasa de 0,54 kg/h, y la presión de descarga será aproximadamente 1,5 MPa.</li>
		Aumentador de presión del gas <li>encender el hidrógeno. Verifique que el refrigerador está funcionando y el líquido refrigerante fluye a través. Los tanques de suministro de hidrógeno se llenará hasta 17 MPa.</li>
	</ol></li> <li>Arranque de resbalón del amoníaco <ol><li>utilizar el ordenador en la sala de control lo siguiente: <ol><li>verificar las salidas de emergencia para la construcción.</li>
			<li>Asegurarse de que las concentraciones de oxígeno, hidrógeno y amoníaco en el edificio son menos de 20%, 19 ppm y 35 ppm, respectivamente.</li>
			<li>Verificar que los tanques de suministro de hidrógeno y nitrógeno se cargan a 17 MPa.</li>
			<li>Asegúrese de que el sampler de amoníaco y las válvulas de tanque de peso se pasa por alto.</li>
			<li>Presurice el resbalón con nitrógeno estableciendo el resbalón &#39; regulador de entrada de nitrógeno s a 2,5 MPa. Ajustar el regulador de presión de nitrógeno a 300 psi y después abra el nitrógeno bypass válvula para llenar el resbalón con nitrógeno a 300 psi. Luego cierre la válvula de nitrógeno cuando se alcanza esa presión. Del sistema de la regular a 1.200 psi y abra la válvula de hidrógeno para permitir que el patín llenar hasta 1.200 psi. Luego cierre la válvula del puente de hidrógeno.</li>
			<li>Abra la válvula de entrada de hidrógeno y establezca el resbalón &#39; regulador de entrada de hidrógeno s a 10 MPa.</li>
			<li>Conjunto regulador de presión de NH 3 a 1 MPa.</li>
			<li>Usar la GUI de software de control para cerrar o abrir múltiples válvulas de by-pass en el resbalón, el compresor y las válvulas de aire.</li>
			<li>Utilice la GUI de software de control para girar un par de los controladores PID para asegurar que el patín se alimenta con una relación 1:3 N 2: H 2.</li>
			<li>De la sala de control y utilizando la GUI principal software de control, iniciar el deslizamiento. El compresor comienza a recircular el gas en el resbalón e inyecte la alimentación fresca.</li>
			<li>En la interfaz gráfica de usuario control de software, ajuste la temperatura de reacción y la condensación. Las temperaturas del reactor y condensador se fijan en 440 ° C y -25 ° C, respectivamente. 
			Nota: Tarda hasta 4 días para el reactor a la temperatura de consigna y alcanzar una condición de estado estacionario.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. Puesta de aparato experimental catalizador <ol><li>reducción y preparación de Reactor <ol><li>pesan 3 g de la pre-reducción. Reducir el tamaño de partícula de las partículas de catalizador a menos de 1 mm, utilizando un mortero y una maja.</li>
		<li>Cargar el catalizador en 0.25 en la tubería y colocar lana de cuarzo en ambos lados.</li>
		<li>Usar un controlador PID y aumentar la temperatura del reactor a la temperatura de reacción (400 ° C) con rampas adecuadas, mientras que el hidrógeno que fluye a través del reactor con un caudal de 500 centímetros cúbicos estándar por minuto (SCCM). Uso de las rampas (resumidas en la tabla 1). 
		Nota: El aumento de la temperatura debe ser muy suave para obtener la actividad del catalizador adecuado.</li>
		<li>Continuar con el proceso de reducción para 24 h. asegurarse de que no hay aire o impurezas entra en contacto con el catalizador. Mantenga siempre el reactor bajo una manta de nitrógeno.</li>
	</ol></li> <li>Preparación de amortiguador <ol><li>80 g de CaCl 2 absorbente de la carga en la columna de amortiguador (ID: 2,3 cm, longitud: 30 cm). Según diversos tamaños absorbente, amortiguador de diferentes soportes de embalaje se utilizará en ambos lados del amortiguador, para inmovilizar la cama embalada.</li>
		<li>Para quitar humedad, aumentar la temperatura del absorbedor a 350 ° C mientras que el nitrógeno que fluye con la velocidad de flujo de 200 SCCM para 24 h.</li>
	</ol></li> <li>Pruebas de separación de reacción a partir <ol><li>aumentar la temperatura del reactor y amortiguador a 400 ° C y 180 ° C, respectivamente. 
		Nota: Use las rampas de temperatura adecuada para aumentar la temperatura del reactor. Utilizar transformadores para hacer el control de temperatura más suave. Mantener el sistema en modo inactivo bajo el manto de nitrógeno. Antes de comenzar cualquier prueba, cargar el sistema con nitrógeno a 5 MPa un par de veces y luego afloje la presión.</li>
		<li>Usar la GUI para el control de los controladores de flujo de masa de hidrógeno y nitrógeno.</li>
		<li>Cargar el aparato a las presiones de destino con nitrógeno e hidrógeno, con el cociente de 1:3.</li>
		<li>Una vez lograda la presión objetivo, cerrar las válvulas de entrada, abra la válvula de salida del reactor y encienda la bomba de recirculación. Debido a la reacción exotérmica y la absorción, las temperaturas del reactor y amortiguador pueden requerir un control más cuidadoso al principio del proceso de.</li>
		<li>Continuar la prueba de 5 horas, hasta el punto cuando el amortiguador comienza a breakthrough.</li>
	</ol></li> <li>Desorción de amoníaco <ol><li>Abra las válvulas de entrada y salida.</li>
		<li>Reducir el sistema de &#39; de la presión a la presión atmosférica y aumentar la temperatura del absorbedor mientras que nitrógeno que fluye con un caudal de 100 SCCM para 5 h a la desorción de amoníaco en el material absorbente.</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>

Los autores no tienen nada que revelar.

Pasos críticos del aparato Experimental de la reacción de absorción:
Asegúrese de que no hay ninguna impureza en el sistema de nitrógeno e hidrógeno. Los materiales absorbentes cambiará después de cada ciclo. En la mayoría de los casos, a alta temperatura y en presencia de amoníaco, los materiales absorbentes fusionan y forman un gran hormigón. Según las propiedades termodinámicas de los halogenuros metálicos y ammine complejo, deben emplearse las temperaturas adecuadas para la abso...

El amoníaco es un producto químico industrial clave. Se produce mediante el proceso Haber de Bosch –, que se conoce como una de las más importantes innovaciones de la 20th siglo1,2. Síntesis de amoniaco se lleva a cabo en presencia de un catalizador heterogéneo a temperaturas elevadas (&#62; 375 ° C) y presiones (&#62; 100 bar)3. Estos requisitos de temperatura y presión alta hacen amoníaco síntesis muy energía - y uso intensivo de capital. Aproximadamente, 150 millones de toneladas de amoníaco se producen cada año4, 1-3% de consumo de energía del mundo, 5% del consumo de gas natural y hasta el 3% del cambio climático gases emisiones5,6, 7.
El amoníaco tiene dos grandes usos potenciales. En primer lugar, el amoníaco es un fertilizante de nitrógeno sintético1. Sin este fertilizante, la mitad de la población no tendría acceso a comida suficiente. En segundo lugar, el amoniaco puede servir como vector energético, como un combustible líquido de carbón-neutral o como una indirecta hidrógeno portador8,9,10,11. Por lo general, recursos renovables (p. ej. viento) están disponibles en las zonas rurales despobladas, donde pueda ser capturada; este tipo de energías solar y eólica aislada se llama "sin recursos". En este escenario, las energías térmicas y eléctricas de la fuente de las energías renovables se convierten en energía-denso amoníaco líquido neutro en carbono. El amoníaco líquido producido a continuación puede ser enviado a centros urbanos, donde puede ser utilizado directamente en las células de combustible con base de amoniaco12 y motores de combustión interna13, o que se puede descomponer en hidrógeno y luego ser utilizado en pilas de combustible de hidrógeno o estaciones de servicio de hidrógeno. Como resultado, podemos mover el viento de las praderas de Estados Unidos a las zonas urbanas densamente pobladas de los Estados Unidos
Sobre todo debido al uso de fertilizantes, fabricación de amoníaco es una industria importante. A temperatura ambiente, la reacción de síntesis del amoníaco es exotérmica y por lo tanto, al menos en principio — espontánea14, sin embargo, lograr la reacción bajo condiciones ambientales es extremadamente difícil debido a la adherencia fuerte nitrógeno nitrógeno 15. para superar esto, Fritz Haber famoso utilizan altas temperaturas para alcanzar la cinética rápida, pero estas altas temperaturas significan que la reacción reversa inhibe la producción. Para reducir las inhibiciones de esta reacción inversa, Haber utiliza alta presión para mejorar la conversión. Él llevó a cabo la reacción a gran escala en un barril del arma, que todavía adorna la planta BASF en Ludwigshafen.
La necesidad de usar alta temperatura y presión, cuando la reacción potencialmente podría funcionar bajo condiciones mucho más modestas tiene frustrados químicos para más de un siglo2. Incluso después de que el proceso fue comercializado, Karl Bosch y una gran cohorte en BASF batido a través de toda la tabla periódica en busca de mejores catalizadores. Mientras que Bosch tuvo poco éxito, la búsqueda continúa. Incluso el año pasado, un nuevo programa de investigación dirigido a la búsqueda de un nuevo catalizador fue iniciado16,17. La química detallada de la síntesis del amoníaco es ahora bien entendido14, y si la búsqueda para el catalizador nuevo tiene éxito, sería ciertamente vale la pena el esfuerzo. Sin embargo, en nuestra opinión, los fracasos del pasado reducen las posibilidades de éxito en el futuro.
En el siguiente texto, se describe el proceso de síntesis de amoníaco en pequeña escala, y se explica la motivación para investigar un proceso alternativo.
El proceso de pequeña escala:
Amoníaco generado por el viento Estamos mejorando el Haber – Bosch proceso para sintetizar amoníaco, buscando un proceso mucho más pequeño, más simple que puede utilizarse localmente pero produce cantidades insignificantes de dióxido de carbono. Ya ha demostrado la viabilidad de la fabricación de amoníaco local de vientos en una planta piloto situada en Morris, Minnesota y se muestra en la figura 118. Morris se encuentra en la cresta de búfalos, una formación de sesenta millas de colinas en la esquina sudoeste de Minnesota. La cresta tiene inusualmente estable, fuerte viento, rodando por la pradera. Como resultado, es una Meca para energía eólica.
Con esta electricidad, ya fabricamos amoniaco del viento, utilizando esta planta que es cuarenta mil veces menor que las existentes operaciones comerciales de los combustibles fósiles. Algunos energía eólica se utiliza para hacer el nitrógeno del aire por adsorción del oscilación de presión, un método establecido para la separación de aire utilizado, por ejemplo, para pacientes con enfisema que necesitan aire oxígeno-enriquecido. Sin embargo, más de la electricidad se utiliza para hacer hidrógeno por electrólisis del agua. Estos gases se combinan sobre un catalizador convencional en el proceso que se muestra esquemáticamente en la figura 2. Después de la reacción, los gases son separados por refrigeración para condensar el amoníaco líquido. Los gases, así como el amoníaco destilaciones, es reciclado.
Detalles de la planta piloto En nuestra planta piloto, de la Universidad de Minnesota hidrógeno renovable y planta piloto de amoníaco, se proporciona la energía eléctrica de una turbina de viento ubicada de 1,65 MW. La planta piloto utiliza aproximadamente 10% de la energía generada con la energía restante en la Universidad de Minnesota, campus de Morris.
El sistema de producción de hidrógeno utiliza un electrolizador, un compresor booster y una enfriadora térmica. Este sistema produce 0,54 kg de gas de hidrógeno por hora, que se encuentra a 2.400 psi usando 24 kWh de electricidad. Agua de un pozo en el lugar se purifica mediante un sistema reverso ósmosis y desionización. El agua entonces se suministra para el electrolizador a una velocidad de hasta 15 L/h. que nitrógeno se genera mediante un generador de nitrógeno, un compresor de aire antes, un secador de aire y un compresor booster. El gas nitrógeno se almacena en 2.400 psi usando aproximadamente 6 kWh de electricidad.
La síntesis de amoníaco utiliza un patín personalizado. Incluye un compresor, un reactor, un circuito de refrigeración enfriamiento y un calentador eléctrico de 20 kW. El resbalón utiliza aproximadamente 28 kWh de electricidad para producir 2,7 kg de amoniaco por hora que se almacenará a 150 psi. El proceso de producción de amoníaco es controlado con sistemas de PLC y HMI integrados. El hidrógeno producido y el nitrógeno se almacenan en el sitio en stora nitrógeno 18tanques de GE y 54 tanques de almacenamiento de hidrógeno. El amoníaco también es almacenado en el sitio dentro de un recipiente de 3.100 galones.
Generación eólica es costoso La electricidad para que este proceso se hace viento, y el combustible para la fabricación de amoníaco es gratis, sin utilizar ningún combustible fósil. Sin embargo, los costos de capital para esta planta piloto están dominados por las inversiones para la producción de hidrógeno y para la síntesis del amoníaco. Las operaciones hasta la fecha sugieren que el costo de fabricación de amoniaco en pequeña escala son sobre dos veces la de amoníaco convencional basado en combustibles fósiles. Mientras continuamos a optimizar nuestro proceso, creemos que amoníaco en pequeña escala viento generado no será competitivo en los precios actuales del gas natural. La capital los costos por amoníaco masa hecha podrían reducirse por un proceso convencional más grande, o por un proceso alternativo que describe siguiente en este artículo.
El proceso de absorción:
Absorción aumenta la producción El catalizador utilizado para la síntesis de amoníaco se ha mantenido casi sin cambios durante el último siglo19. Como resultado, hemos realizado una aproximación diferente en esta investigación. Aplicar el catalizador actual y temperatura de funcionamiento, pero absorber amoniaco a presiones modestas como está formado. Reciclar cualquier sin reaccionar hidrógeno y nitrógeno. El proceso es esquemáticamente como en la figura 3, similar al proceso convencional, pero con un amortiguador de lecho empacado sustituir el condensador.
Cinética de la reacción inicial no cambia Experimentos con este sistema de conversión baja muestran una tasa de reacción inicial que es consistente con muchos de los estudios anteriores en este sistema3,14,15,20,21 , 22 , 23, como se muestra en la figura 4. El panel izquierdo muestra las tarifas iniciales, que varían fuertemente con la temperatura. Si bien estas tasas también varían con la presión, las variaciones son más pequeñas, como se muestra en el panel derecho. En nuestro nuevo proceso, utilizamos el mismo catalizador y condiciones de operación similares, pero buscando formas de mejorar la producción de amoniaco mediante absorción en una presión más baja. Así esperamos poder reducir los costos de capital para la síntesis del amoníaco.
Absorción mejora la conversión En nuestro trabajo, hemos reemplazado el condensador en el proceso de pequeña con una cama llena, que es un recipiente cilíndrico llenado de pequeñas partículas de la absorbente. Hemos enfatizado absorbentes principalmente de cloruro de magnesio y cloruro de calcio11,24. Estos absorbentes ammine tienen dos efectos. En primer lugar, reducen la concentración de amoníaco presente en los gases reciclados a casi cero. En segundo lugar, efectivamente reducen el tiempo de separación a casi cero. Esta estrategia es productivo25,26,27. Por ejemplo, en la figura 5, nos muestran que la tasa de fabricación de amoníaco, que es proporcional a la caída de la presión total en el sistema, es mucho mayor con la absorción que sin. En particular, la reacción en el bar 90, mostrada por los círculos rojos, es menos completa que la reacción con el absorbente, se muestra por los triángulos azul27. Esto es cierto a pesar de la reacción sin absorbente lleva a cabo a una presión de casi el doble de la reacción con la absorción. En experimentos anteriores (no mostrados aquí), demostramos también que la eventual conversión del proceso es alrededor del 20% sin absorbente pero más del 95% con absorbente.
La velocidad de reacción varía mucho menos con temperatura con absorción de sin. Esto se muestra en la figura 6, que una vez más informes de síntesis del amoníaco como presión total versus tiempo27. Cambiando la temperatura de reacción de 60 ° C tiene poco efecto sobre la velocidad de reacción. Esto contrasta con las tasas iniciales en la figura 4, que muestra un cambio de tarifa de la reacción de casi un orden de magnitud. Los resultados en la figura 4 y figura 6 son diferentes porque se ha reducido el efecto de la reacción inversa, por lo que la cinética química ya no son el único responsable de la tasa general de paso.

<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

Amoníaco puede ser sintetizado a baja presión por el uso de un absorbente selectivo de amoníaco. El proceso puede ser conducido con energía eólica, disponible localmente en las áreas que requieren amoníaco para el fertilizante sintético. Tal energía del viento se denomina "trenzado", porque sólo está disponible de centros de población que puede ser utilizado directamente.
En el proceso de propuesta de baja presión, nitrógeno se realiza mediante la absorción del oscilación de la presión de aire e hidrógeno es producido por electrólisis del agua. Mientras que estos gases pueden reaccionar a aproximadamente 400 ° C en presencia de un catalizador convencional promovido, la conversión es a menudo limitada por la reacción inversa, que hace que esta reacción solo posible a altas presiones. Esta limitación se puede quitar por absorción en un cloruro de calcio o magnesio del ammine-como. Estos Haluros de metal alcalinos pueden quitar con eficacia el amoníaco, así suprimiendo las restricciones de equilibrio de la reacción. En el proceso de síntesis de amoníaco absorción mejorada propuesta, la velocidad de reacción puede ser controlada entonces no por la cinética química ni las tasas de absorción, sino por la tasa de reciclaje de gases unreacted. Se comparan favorablemente los resultados con amoníaco de pequeña escala convencional Haber Bosch – proceso.

Una planta piloto en Morris, Minnesota ha demostrado la viabilidad de utilizar el viento para la fabricación de amoníaco local18, como se muestra en la figura 1. El viento genera electricidad, que se utiliza para hacer nitrógeno e hidrógeno a través de la absorción del oscilación de la presión de aire y a través de la electrólisis del agua, respectivamente. Un reactor utiliza un catalizador convencional para combinar los gase...

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

Ammonia Synthesis at Low Pressure

Amoníaco puede ser sintetizado a baja presión con un catalizador convencional y un absorbente selectivo de amoníaco.

Síntesis del amoníaco a baja presión

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 ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

26.4K vistas.  University of Minnesota – Twin Cities. Amoníaco puede ser sintetizado a baja presión con un catalizador convencional y un absorbente selectivo de amoníaco.

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.

Calibrada de muestreo pasivo - Mediciones de campo multi-trama de NH<sub&gt; 3</sub&gt; Las emisiones con una combinación del método Dynamic Tube y muestreadores pasivos

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

Investigación

Medio ambiente

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.

Expansión de fibra de amoníaco (AFEX) Pretratamiento de biomasa lignocelulósica

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.

Proceso de solución asistida por Vapor de baja presión para banda sintonizables hueco agujero de alfiler-libre Methylammonium plomo haluro perovskita películas

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

Química

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.

Medición de las tasas potenciales de reducción de nitrato disimilado a amonio basada en 14NH4+/15NH4+ Análisis a través de la conversión secuencial a 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.

Alcanzar presiones moderadas en recipientes sellados usando hielo seco sólido CO2 fuente

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.

Rápido y preciso exhalado Amoníaco Medición

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

Medicina

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.

Espectroscopia de resonancia magnética nuclear giratoria en ángulo mágico in situ de alta temperatura y alta presión

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.

Síntesis de nanopartículas metálicas soportadas en nanotubos de carbono con átomos dopados de Co y N y sus aplicaciones catalíticas en la producción de hidrógeno

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

Principio de le Châtelier

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 ...

Educación

JoVE Science Education

Química general

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.

Preparación de aminas: alquilación de amoníaco y aminas

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 ...

Síntesis del amoníaco a baja presión

Resumen

Explorar más videos

Capítulos en este video

Calibrada de muestreo pasivo - Mediciones de campo multi-trama de NH