תַקצִיר

ב-NANOARC, אנו מתכננים ומייצרים ננו-זרזים כדי להגביר את ייצור האמוניה בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר בתהליכים קונבנציונליים.

שטח הפנים הגדול של הננו-קטליזטורים שלנו מספק אתרים פעילים יותר מבחינה קטליטית, מה שמגביר את הריאקטיביות והיעילות בכך שהוא מאפשר לתהליך לפעול בתנאים פחות קיצוניים. בניגוד לזרזים קונבנציונליים, שלעתים קרובות מוגבלים על ידי טמפרטורות ולחצים גבוהים, הננו-קטליזטורים של NANOARC פועלים ביעילות בתנאים מתונים ויעילים יותר באנרגיה.

מנגנונים עיקריים להגברת ייצור האמוניה

שטח פנים מוגדל: לננו-זרזים יש יחס שטח פנים לנפח גבוה מאוד בשל גודלם הקטן. זה מאפשר מגע גדול יותר בין הזרז לבין מגיבים של חנקן ומימן, מה שמגדיל את קצב התגובה ואת יעילות ההמרה.

תגובתיות וסלקטיביות משופרות: הנדסת פני השטח הייחודית והמבנה האלקטרוני הננומטרי מספקים אתרים ספציפיים ופעילים ביותר לקטליזה. זה משפר את קצב התגובה ומפחית את היווצרותם של תוצרי לוואי לא רצויים, וכתוצאה מכך תפוקת אמוניה מוגברת.

צריכת אנרגיה נמוכה: סינתזת אמוניה תעשייתית באמצעות תהליך הבר-בוש פועלת בטמפרטורה ביניים בין 400°C ל-450°C (752°F ו-842°F). טמפרטורה זו נבחרת על סמך האיזון בין קצב התגובה לתפוקת שיווי המשקל, כמתואר על ידי עקרון לה שאטלייה. הגורמים המנוגדים הבאים קובעים את הטמפרטורה האופטימלית לסינתזת אמוניה תעשייתית:

א) תפוקה לעומת טמפרטורה: תהליך הבר הוא תגובה אקסותרמית, כלומר הוא משחרר חום.

𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3 (𝑔)

לפי עקרון לה שאטלייה, הורדת הטמפרטורה תזיז את שיווי המשקל ימינה, מה שיעזור לייצר יותר אמוניה. עם זאת, הורדת הטמפרטורה גם מאטה משמעותית את קצב התגובה.

ב) קצב לעומת טמפרטורה: טמפרטורה גבוהה יותר מגבירה את קצב התגובה, אך גם מזיזה את שיווי המשקל שמאלה, מה שמעדיף את המגיבים (חנקן ומימן) ומפחית את תפוקת האמוניה.

הפתרון שלנו

היעילות הקטליטית הגבוהה של הננו-זרזים שלנו מסייעת להפחית את האנרגיה הנדרשת להפעלת התגובה. זה מאפשר לתהליך לפעול בטמפרטורות ולחצים נמוכים יותר מאשר תהליך האבר-בוש הקונבנציונלי, מה שבתורו מפחית את צריכת האנרגיה ומגדיל את תפוקת האמוניה, למרות טמפרטורות הפעלה נמוכות יותר.

קיבוע חנקן

שבירת הקשר המשולש של מולקולת חנקן (N2) (N≡N) דורשת כ-945 קילו-ג'אול/מול. זה מקשה על קיבוע של N2 וזו הסיבה שאנרגיית התגובה הממוצעת לסינתזה של NH3 היא 950 קילו-ג'אול/מול. תהליך האבר-בוש, המשתמש בזרזים מבוססי ברזל, הוא דוגמה מובהקת לאופן שבו ניתן לשבור קשר זה. יכולתו של הזרז (ננו) להעביר אלקטרונים למולקולת N2 ולהחליש את הקשר N≡N קובעת באיזו קלות הקשר נשבר. הפעלת N2 היא קריטית לייצור NH3.