नैनोआर्क में, हम पारंपरिक प्रक्रियाओं की तुलना में कम तापमान पर अमोनिया उत्पादन बढ़ाने के लिए नैनो उत्प्रेरकों का डिज़ाइन और निर्माण करते हैं।

हमारे नैनो उत्प्रेरकों का अति-उच्च सतह क्षेत्र अधिक उत्प्रेरकीय सक्रिय स्थल प्रदान करता है, जिससे प्रक्रिया कम चरम स्थितियों में भी चल पाती है और प्रतिक्रियाशीलता और दक्षता बढ़ जाती है। पारंपरिक उत्प्रेरकों के विपरीत, जो अक्सर उच्च तापमान और दबाव तक ही सीमित होते हैं, नैनोआर्क के स्वामित्व वाले नैनो उत्प्रेरक कम, अधिक ऊर्जा-कुशल परिस्थितियों में भी प्रभावी ढंग से कार्य करते हैं।

अमोनिया की पैदावार बढ़ाने के प्रमुख तंत्र

1. बढ़ा हुआ पृष्ठीय क्षेत्रफल: नैनो उत्प्रेरकों का अपने छोटे आकार के कारण पृष्ठीय क्षेत्रफल-से-आयतन अनुपात बहुत ऊँचा होता है। इससे उत्प्रेरक और नाइट्रोजन व हाइड्रोजन अभिकारकों के बीच काफ़ी अधिक संपर्क संभव होता है, जिससे अभिक्रिया दर और रूपांतरण दक्षता बढ़ जाती है।

2. बढ़ी हुई अभिक्रियाशीलता और चयनात्मकता: नैनोस्केल पर अद्वितीय पृष्ठीय ज्यामिति और इलेक्ट्रॉनिक संरचना उत्प्रेरण के लिए विशिष्ट, अत्यधिक सक्रिय स्थल प्रदान करती है। इससे अभिक्रिया दर में वृद्धि होती है और अवांछित उपोत्पादों का निर्माण न्यूनतम होता है, जिससे अमोनिया की उच्च उपज प्राप्त होती है।

3. कम ऊर्जा खपत: हैबर-बॉश प्रक्रिया का उपयोग करके अमोनिया का औद्योगिक संश्लेषण लगभग 400°C – 450°C (752°F–842°F) के समझौता तापमान पर संचालित होता है। यह तापमान अभिक्रिया दर और संतुलन उपज के बीच संतुलन के आधार पर चुना जाता है, जैसा कि ले चेटेलियर के सिद्धांत द्वारा समझाया गया है।

निम्नलिखित विरोधी कारक औद्योगिक अमोनिया संश्लेषण के लिए इष्टतम तापमान निर्धारित करते हैं:

क) उपज बनाम तापमान: हैबर प्रक्रिया एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया है, अर्थात यह ऊष्मा मुक्त करती है।

𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3 (𝑔)

ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, कम तापमान साम्यावस्था की स्थिति को दाईं ओर स्थानांतरित कर देगा, जिससे अधिक अमोनिया का उत्पादन होगा। हालाँकि, कम तापमान अभिक्रिया दर को नाटकीय रूप से धीमा भी कर देता है।

बी) दर बनाम तापमान: उच्च तापमान अभिक्रिया दर को बढ़ाता है, लेकिन यह साम्यावस्था को बाईं ओर भी स्थानांतरित कर देता है, जिससे अभिकारकों (नाइट्रोजन और हाइड्रोजन) को लाभ होता है और अमोनिया की उपज कम हो जाती है।

हमारा समाधान

हमारे नैनो उत्प्रेरकों की उच्च उत्प्रेरक दक्षता, अभिक्रिया के लिए आवश्यक सक्रियण ऊर्जा को कम करने में मदद करती है। इससे यह प्रक्रिया पारंपरिक हैबर-बॉश प्रक्रिया की तुलना में कम तापमान और दबाव पर चलती है, जिससे ऊर्जा की खपत कम होती है और कम परिचालन तापमान के बावजूद अमोनिया की उपज बढ़ती है।

हमारा प्रस्ताव

हम निम्न तापमान नाइट्रोजन स्थिरीकरण, बढ़ी हुई अमोनिया उत्पादन दर और उच्च गैस उपज के लिए अगली पीढ़ी के अल्ट्रा-हाई सरफेस एरिया क्वांटम नैनोकैटेलिस्ट्स की पेशकश करते हैं।

हमारे उच्च सतह क्षेत्र क्वांटम नैनो उत्प्रेरक मदद करते हैं:

• NH3 संश्लेषण तापमान को कम करें जिससे ऊर्जा लागत बचती है

• प्रक्रिया दक्षता में सुधार के लिए NH3 की उत्पादन दर को बढ़ाएँ और

• बेहतर उत्पादकता के लिए NH3 गैस की उपज बढ़ाएँ।

ऐसा इसलिए है क्योंकि (नैनो) उत्प्रेरक का सतही क्षेत्र N2 सक्रियण के लिए उपलब्ध सक्रिय साइटों की संख्या निर्धारित करता है। (नैनो) उत्प्रेरक का सतही क्षेत्र जितना अधिक होगा, उतने ही अधिक सक्रिय साइट होंगे जिससे अधिक N2 अणु परस्पर क्रिया कर सकेंगे और अपचयन प्रक्रिया से गुजर सकेंगे।

हमारी प्रतिस्पर्धात्मक बढ़त

• अमोनिया उत्पादन में प्रयुक्त पारंपरिक लौह (Fe) उत्प्रेरक का सतह क्षेत्र 3 से 30 𝑚2/𝑔 तक होता है।

• हमारे क्वांटम उत्प्रेरकों का सतही क्षेत्रफल 49.55 𝑚2/𝑔 से कहीं अधिक है

अमोनिया उत्पादन:

• उत्प्रेरक के बिना N≡N बंधन को तोड़ने के लिए सक्रियण ऊर्जा 945 kJ/mol है।

• पारंपरिक उत्प्रेरकों के साथ, सक्रियण ऊर्जा औसतन 460 kJ/mol होती है।

• NANOARC के क्वांटम नैनो उत्प्रेरकों के साथ, सक्रियण ऊर्जा औसतन 20 - 35 kJ/mol होती है।

अमोनिया क्रैकिंग :

• उत्प्रेरक के बिना NH3 को विघटित करने के लिए सक्रियण ऊर्जा 96 kJ/mol है।

• पारंपरिक Fe उत्प्रेरक के साथ NH3 को विघटित करने के लिए सक्रियण ऊर्जा 87 kJ/mol है

• NANOARC के क्वांटम उत्प्रेरक के साथ सक्रियण ऊर्जा < 35 kJ/mol है