Bij NANOARC ontwerpen en produceren we nanokatalysatoren om de ammoniakopbrengst bij lagere temperaturen te verhogen dan bij conventionele processen.

Het ultrahoge oppervlak van onze nanokatalysatoren biedt meer katalytisch actieve locaties, wat de reactiviteit en efficiëntie verhoogt doordat het proces onder minder extreme omstandigheden kan worden uitgevoerd. In tegenstelling tot traditionele katalysatoren, die vaak beperkt zijn tot hoge temperaturen en drukken, functioneren de gepatenteerde nanokatalysatoren van NANOARC effectief onder mildere, energiezuinigere omstandigheden.

BELANGRIJKE MECHANISMEN VOOR HET VERHOGEN VAN DE AMMONIAK OPBRENGST

1. Vergroot oppervlak: Nanokatalysatoren hebben door hun kleine formaat een zeer hoge oppervlakte-volumeverhouding. Dit zorgt voor aanzienlijk meer contact tussen de katalysator en de stikstof- en waterstofreactanten, wat de reactiesnelheid en omzettingsefficiëntie verhoogt.

2. Verbeterde reactiviteit en selectiviteit: De unieke oppervlaktegeometrie en elektronische structuur op nanoschaal bieden specifieke, zeer actieve locaties voor katalyse. Dit verhoogt de reactiesnelheid en minimaliseert de vorming van ongewenste bijproducten, wat leidt tot een hogere ammoniakopbrengst.

3. Lager energieverbruik: De industriële synthese van ammoniak met behulp van het Haber-Boschproces verloopt bij een compromistemperatuur van ongeveer 400°C tot 450°C (752°F tot 842°F). Deze temperatuur wordt gekozen op basis van een afweging tussen reactiesnelheid en evenwichtsopbrengst, zoals uitgelegd door het principe van Le Châtelier.

De volgende tegengestelde factoren bepalen de optimale temperatuur voor industriële ammoniaksynthese:

a) Opbrengst versus temperatuur: Het Haber Proces is een exotherme reactie, wat betekent dat er warmte vrijkomt.

𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3 (𝑔)

Volgens het principe van Le Châtelier zou een lagere temperatuur de evenwichtspositie naar rechts verschuiven, wat de productie van meer ammoniak bevordert. Een lage temperatuur vertraagt ​​echter ook de reactiesnelheid aanzienlijk.

b) Reactiesnelheid versus temperatuur : Een hogere temperatuur verhoogt de reactiesnelheid, maar verschuift ook het evenwicht naar links, waardoor de reactanten (stikstof en waterstof) in het voordeel zijn en de opbrengst aan ammoniak afneemt.

ONZE OPLOSSING

De hoge katalytische efficiëntie van onze nanokatalysatoren helpt de benodigde activeringsenergie voor de reactie te verlagen. Hierdoor kan het proces bij lagere temperaturen en drukken worden uitgevoerd dan bij het traditionele Haber-Bosch-proces. Dit verlaagt het energieverbruik en verhoogt de ammoniakopbrengst, ondanks de lagere bedrijfstemperaturen.

WAT WIJ BIEDEN

Wij bieden een nieuwe generatie kwantumnanokotalysatoren met een ultrahoog oppervlak voor stikstofbinding bij lage temperaturen, een hogere NH3-productiesnelheid en een hoge gasopbrengst.

Onze kwantum nanokatalysatoren met groot oppervlak helpen:

• Verlaging van de NH3-synthesetemperatuur om energiekosten te besparen

• Verhoging van de NH3-productiesnelheid om de procesefficiëntie te verbeteren en

• Verhoging van de NH3-gasopbrengst voor betere productiviteit.

Dit komt doordat het oppervlak van een (nano)katalysator bepalend is voor het aantal actieve plekken dat beschikbaar is voor N2-activering. Hoe groter het oppervlak van een (nano)katalysator, hoe meer actieve plekken er zijn waar meer N2-moleculen kunnen interacteren en het reductieproces kunnen ondergaan.

PRESTATIES

• Conventionele ijzer (Fe) katalysatoren voor NH3 productie hebben oppervlaktes van 3 tot 30 𝑚2/𝑔. 

• De kwantumkatalysatoren van NANOARC hebben oppervlakken van meer dan 49,55 𝑚2/𝑔.

AMMONIAK SYNTHESE :

• De activeringsenergie voor het verbreken van de N≡N-binding zonder katalysator bedraagt ​​945 kJ/mol.

• Bij conventionele katalysatoren bedraagt ​​de activeringsenergie gemiddeld 460 kJ/mol.

• Met de kwantum nanokatalysatoren van NANOARC bedraagt ​​de activeringsenergie gemiddeld 20–35 kJ/mol.

NANOKATALYTISCH AMMONIAK KRAKKEN:

• De activeringsenergie voor de ontleding van NH3 zonder katalysator bedraagt ​​96 kJ/mol.

• De activeringsenergie voor de ontleding van NH3 met een conventionele Fe-katalysator bedraagt ​​87 kJ/mol.

• De activeringsenergie met de NANOARC-kwantumkatalysator is < 35 kJ/mol.