Bei NANOARC entwickeln und produzieren wir Nanokatalysatoren, um die Ammoniakausbeute bei niedrigeren Temperaturen als bei herkömmlichen Verfahren zu steigern.

Die extrem große Oberfläche unserer Nanokatalysatoren bietet mehr katalytisch aktive Stellen, was die Reaktivität und Effizienz erhöht, da der Prozess unter weniger extremen Bedingungen ablaufen kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Katalysatoren, die oft auf hohe Temperaturen und Drücke beschränkt sind, funktionieren die proprietären Nanokatalysatoren von NANOARC effektiv unter milderen, energieeffizienteren Bedingungen.

WICHTIGE MECHANISMEN ZUR STEIGERUNG DER AMMONIAK-AUSBEUTE

1. Erhöhte Oberfläche : Nanokatalysatoren haben aufgrund ihrer winzigen Größe ein sehr hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Dies ermöglicht einen deutlich besseren Kontakt zwischen dem Katalysator und den Reaktionspartnern Stickstoff und Wasserstoff, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit und die Umwandlungseffizienz erhöht werden.

2. Verbesserte Reaktivität und Selektivität : Die einzigartige Oberflächengeometrie und elektronische Struktur im Nanobereich bietet spezifische, hochaktive Stellen für die Katalyse. Dies steigert die Reaktionsgeschwindigkeit und minimiert die Bildung unerwünschter Nebenprodukte, was zu einer höheren Ammoniakausbeute führt.

3. Geringerer Energieverbrauch : Die industrielle Ammoniaksynthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren erfolgt bei einer Kompromisstemperatur von etwa 400–450 °C. Diese Temperatur wird auf Grundlage eines Kompromisses zwischen Reaktionsgeschwindigkeit und Gleichgewichtsausbeute gewählt, wie es das Prinzip von Le Châtelier erklärt.

Die optimale Temperatur für die industrielle Ammoniaksynthese wird durch folgende gegensätzliche Faktoren bestimmt:

a) Ertrag im Verhältnis zur Temperatur : Das Haber-Bosch-Verfahren ist eine exotherme Reaktion, das heißt, es wird Wärme freigesetzt.

𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3 (𝑔)

Nach dem Prinzip von Le Châtelier würde eine niedrigere Temperatur die Gleichgewichtslage nach rechts verschieben und so die Produktion von mehr Ammoniak begünstigen. Eine niedrige Temperatur verlangsamt jedoch auch die Reaktionsgeschwindigkeit drastisch.

b) Geschwindigkeit im Vergleich zur Temperatur : Eine höhere Temperatur erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit, verschiebt aber auch das Gleichgewicht nach links, wodurch die Reaktanten (Stickstoff und Wasserstoff) begünstigt und die Ammoniakausbeute verringert wird.

UNSERE LÖSUNG

Die hohe katalytische Effizienz unserer Nanokatalysatoren trägt dazu bei, die für die Reaktion erforderliche Aktivierungsenergie zu senken. Dadurch kann der Prozess bei niedrigeren Temperaturen und Drücken als beim herkömmlichen Haber-Bosch-Verfahren durchgeführt werden, was wiederum den Energieverbrauch senkt und die Ammoniakausbeute trotz reduzierter Betriebstemperaturen erhöht.

WAS WIR ANBIETEN

Wir bieten eine neue Generation von Quanten-Nanokatalysatoren mit ultrahoher Oberfläche für die Stickstofffixierung bei niedrigen Temperaturen, eine erhöhte NH3-Produktionsrate und einen hohen Gasertrag. 

Unsere Quanten-Nanokatalysatoren mit großer Oberfläche helfen :

• Senkung der NH3-Synthesetemperatur zur Einsparung von Energiekosten

• Erhöhung der NH3-Produktionsrate zur Verbesserung der Prozesseffizienz und 

• Erhöhung der NH3-Gasausbeute für eine bessere Produktivität. 

Dies liegt daran, dass die Oberfläche eines (Nano-)Katalysators die Anzahl der für die N2-Aktivierung verfügbaren aktiven Stellen bestimmt. Je größer die Oberfläche eines (Nano-)Katalysators ist, desto mehr aktive Stellen gibt es, an denen mehr N2-Moleküle interagieren und den Reduktionsprozess durchlaufen können. 

LEISTUNG

• Herkömmliche Eisen(Fe)-Katalysatoren für die NH3-Produktion haben Oberflächen von 3 bis 30 𝑚2/𝑔. 

• Die Quantenkatalysatoren von NANOARC haben Oberflächen von weit über 49,55 𝑚2/𝑔.

AMMONIAKSYNTHESE :

• Die Aktivierungsenergie zum Aufbrechen der N≡N-Bindung ohne Katalysator beträgt 945 kJ/mol.

• Mit konventionellen Katalysatoren beträgt die Aktivierungsenergie durchschnittlich 460 kJ/mol.

• Mit den Quanten-Nanokatalysatoren von NANOARC beträgt die Aktivierungsenergie durchschnittlich 20–35 kJ/mol.

NANOKATALYTISCHES AMMONIAK-CRACKEN :

• Die Aktivierungsenergie für die Zersetzung von NH3 ohne Katalysator beträgt 96 kJ/mol.

• Die Aktivierungsenergie für die Zersetzung von NH3 mit einem herkömmlichen Fe-Katalysator beträgt 87 kJ/mol.

• Die Aktivierungsenergie mit dem Quantenkatalysator von NANOARC beträgt < 35 kJ/mol.