NANOARC는 기존 공정보다 낮은 온도에서 암모니아 수율을 높이기 위해 나노촉매를 설계 및 제조합니다.

저희 나노촉매의 매우 높은 표면적은 촉매 활성 부위를 더 많이 제공하여 공정이 덜 극한적인 조건에서도 작동할 수 있도록 함으로써 반응성과 효율을 높입니다. 고온 고압에 제한되는 기존 촉매와 달리, NANOARC의 독점 나노촉매는 더 온화하고 에너지 효율적인 조건에서 효과적으로 작동합니다.

암모니아 수율 향상을 위한 핵심 메커니즘

1. 표면적 증가: 나노촉매는 크기가 매우 작아 표면적 대 부피 비율이 매우 높습니다. 이로 인해 촉매와 질소 및 수소 반응물 간의 접촉이 크게 증가하여 반응 속도와 전환 효율이 향상됩니다.

2. 향상된 반응성 및 선택성: 나노스케일의 독특한 표면 기하 구조와 전자 구조는 촉매 반응에 특이적이고 높은 활성 부위를 제공합니다. 이는 반응 속도를 높이고 원치 않는 부산물 생성을 최소화하여 암모니아 수율을 높입니다.

3. 에너지 소비 감소: 하버-보슈 공정을 이용한 암모니아의 산업적 합성은 약 400°C~450°C(752°F~842°F)의 절충 온도에서 진행됩니다. 이 온도는 르 샤틀리에의 원리에 따라 반응 속도와 평형 수율 간의 균형을 고려하여 선택됩니다.

산업용 암모니아 합성에 최적의 온도는 다음과 같은 상반된 요인에 의해 결정됩니다.

a) 수율 대 온도: 하버 공정은 발열 반응이므로 열을 방출합니다.

𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3 (𝑔)

르 샤틀리에의 원리에 따르면, 온도가 낮으면 평형 위치가 오른쪽으로 이동하여 암모니아 생성이 증가합니다. 그러나 온도가 낮으면 반응 속도도 급격히 느려집니다.

b) 속도 대 온도: 온도가 높을수록 반응 속도는 빨라지지만, 평형이 왼쪽으로 이동하여 반응물(질소와 수소)이 유리해지고 암모니아 수율은 낮아집니다.

우리의 솔루션

나노촉매의 높은 촉매 효율은 반응에 필요한 활성화 에너지를 낮추는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 기존 하버-보슈 공정보다 낮은 온도와 압력에서 공정을 진행할 수 있으며, 이는 낮은 작동 온도에도 불구하고 에너지 소비를 줄이고 암모니아 수율을 증가시킵니다.

우리의 제안

저희는 저온 질소 고정, NH3 생산 속도 증가, 그리고 높은 가스 수율을 위한 차세대 초고표면적 양자 나노촉매를 제공합니다.

저희의 고표면적 양자 나노촉매는 다음과 같은 효과를 제공합니다.

• NH3 합성 온도를 낮춰 에너지 비용을 절감합니다.

• NH3 생산 속도를 높여 공정 효율을 개선하고

• NH3 가스 수율을 높여 생산성을 향상시킵니다.

이는 (나노)촉매의 표면적이 질소(N2) 활성화에 사용 가능한 활성 부위의 수를 결정하기 때문입니다. (나노)촉매의 표면적이 클수록 더 많은 질소 분자가 상호 작용하고 환원 과정을 거칠 수 있는 활성 부위가 더 많아집니다.

성능

• 암모니아 생산에 사용되는 기존 철(Fe) 촉매의 표면적은 3~30 m²/g입니다.

• NANOARC의 양자 촉매는 표면적이 49.55 m²/g를 훨씬 넘습니다.

암모니아 생산 :

• 촉매 없이 N≡N 결합을 끊는 활성화 에너지는 945kJ/mol입니다.

• 기존 촉매의 경우 활성화 에너지는 평균 460kJ/mol입니다.

• NANOARC의 양자 나노촉매의 경우 활성화 에너지는 평균 20~35kJ/mol입니다.

암모니아 분해:

• 촉매 없이 NH3를 분해하는 활성화 에너지는 96kJ/mol입니다.

• 기존 철 촉매를 사용하여 NH3를 분해하는 활성화 에너지는 87kJ/mol입니다.

• NANOARC 양자 촉매를 사용한 활성화 에너지는 35kJ/mol 미만입니다.