RU2020111951A - Электролитическое получение аммиака с использованием катализаторов на основе оксидов переходных металлов - Google Patents

Электролитическое получение аммиака с использованием катализаторов на основе оксидов переходных металлов Download PDF

Info

Publication number
RU2020111951A
RU2020111951A RU2020111951A RU2020111951A RU2020111951A RU 2020111951 A RU2020111951 A RU 2020111951A RU 2020111951 A RU2020111951 A RU 2020111951A RU 2020111951 A RU2020111951 A RU 2020111951A RU 2020111951 A RU2020111951 A RU 2020111951A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
minus
electrolytic cell
ammonia
less
Prior art date
Application number
RU2020111951A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2803599C2 (ru
RU2020111951A3 (ru
Inventor
Эйидль СКУЛАСОН
Original Assignee
Хаускоули Исландс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хаускоули Исландс filed Critical Хаускоули Исландс
Publication of RU2020111951A publication Critical patent/RU2020111951A/ru
Publication of RU2020111951A3 publication Critical patent/RU2020111951A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2803599C2 publication Critical patent/RU2803599C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/27Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/077Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the compound being a non-noble metal oxide
    • C25B11/0775Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the compound being a non-noble metal oxide of the rutile type
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/075Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
    • C25B11/081Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the element being a noble metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/08Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Claims (28)

1. Способ получения аммиака, включающий подачу N2 в электролитическую ячейку, содержащую по меньшей мере один источник протонов; обеспечение возможности контакта N2 с поверхностью катодного электрода в электролитической ячейке, где поверхность катодного электрода содержит каталитическую поверхность, содержащую по меньшей мере один оксид переходного металла; и пропускание тока через указанную электролитическую ячейку, в результате чего азот реагирует с протонами с образованием аммиака.
2. Способ по п. 1, где катализатор содержит один или более оксидов переходных металлов, выбранных из группы, состоящей из оксида титана, оксида хрома, оксида марганца, оксида ниобия, оксида тантала, оксида рутения, оксида родия, оксида платины, оксида осмия, оксида рения и оксида иридия.
3. Способ по п. 2, где катализатор содержит один или более оксидов, выбранных из группы, состоящей из оксида рения, оксида тантала и оксида ниобия.
4. Способ по любому из пп. 1-3, где каталитическая поверхность содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую структуру рутила.
5. Способ по любому из пп. 1-4, где каталитическая поверхность содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую грань (110).
6. Способ по любому из пп. 1-5, где аммиак образуется в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 1,0 В, более предпочтительно менее чем приблизительно минус 0,8 В и еще более предпочтительно менее чем приблизительно минус 0,5 В.
7. Способ по любому из пп. 1-5, где катализатор содержит оксид ниобия, и где аммиак образуется в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 0,5 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 0,4 В до приблизительно минус 0,5 В.
8. Способ по любому из пп. 1-5, где катализатор содержит оксид рения, и где аммиак образуется в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 0,9 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 0,8 В до приблизительно минус 0,9 V.
9. Способ по любому из пп. 1-5, где катализатор содержит оксид тантала, и где аммиак образуется в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 1,1 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 1,0 до приблизительно минус 1,1 В.
10. Способ по любому из пп. 1-9, где образуется менее 50 % молей H2 по сравнению с количеством молей образовавшегося NH3, предпочтительно менее 20 % и еще более предпочтительно менее 10 %.
11. Способ по любому из пп. 1-10, где указанная электролитическая ячейка содержит один или более водных электролитических растворов.
12. Способ по любому из пп. 1-10, где указанная электролитическая ячейка содержит электролитический раствор, содержащий органический протонный или апротонный растворитель или их смешивающуюся смесь, предпочтительно смешивающийся с водой органический растворитель.
13. Способ по п. 11 или 12, где указанный азот подают в электролитическую ячейку путем барботирования газообразного азота в электролитический раствор, контактирующий с указанной поверхностью катодного электрода.
14. Способ по любому из пп. 1-13, где источником протонов при образовании аммиака является расщепление воды на аноде или реакция окисления H2 на аноде.
15. Способ по любому из пп. 1-14, который осуществляют при температуре от приблизительно минус 10°С до приблизительно 40°С и предпочтительно от приблизительно 0°С до 40°С.
16. Способ по любому из пп. 1-15, который осуществляют при комнатной температуре окружающей среды и атмосферном давлении.
17. Система для генерирования аммиака, содержащая по меньшей мере одну электрохимическую ячейку, содержащую по меньшей мере один катодный электрод, имеющий каталитическую поверхность, где каталитическая поверхность заполнена по меньшей мере одним катализатором, содержащим один или более оксидов переходных металлов.
18. Система по п. 17, где указанные один или более оксидов переходных металлов выбраны из группы, состоящей из оксида титана, оксида хрома, оксида марганца, оксида ниобия, оксида тантала, оксида рутения, оксида родия, оксида платины, оксида осмия, оксида рения и оксида иридия.
19. Система по п. 17 или 18, где по меньшей мере один оксид переходного металла выбран из группы, состоящей из оксида рения, оксида тантала и оксида ниобия.
20. Система по любому из пп. 17-19, где каталитическая поверхность содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую структуру рутила.
21. Система по любому из пп. 17-20, где каталитическая поверхность содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую грань (110).
22. Система по любому из пп. 17-21, где указанная электролитическая ячейка дополнительно содержит один или более электролитических растворов.
23. Система по п. 22, где указанная электролитическая ячейка содержит кислый, нейтральный или щелочной водный раствор.
24.Система по п. 22, где указанная электролитическая ячейка содержит электролитический раствор, содержащий органический протонный или апротонный растворитель или их смешивающуюся смесь, предпочтительно смешивающийся с водой органический растворитель.
25. Система по любому из пп. 17-24, сконструированная для получения аммиака в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 1,0 В, более предпочтительно менее чем приблизительно минус 0,8 В и еще более предпочтительно менее чем приблизительно минус 0,5 В.
26. Система по п. 25, где катализатор содержит оксид ниобия, и где система сконструирована для получения аммиака в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 0,5 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 0,4 В до приблизительно минус 0,5 В.
27. Система по п. 25, где катализатор содержит оксид рения, и где система сконструирована для получения аммиака в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 0,9 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 0,8 В до приблизительно минус 0,9 В.
28. Система по любому из пп. 17-24, где катализатор содержит оксид тантала, и где система сконструирована для получения аммиака в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 1,1 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 1,0 В до приблизительно минус 1,1 В.
RU2020111951A 2017-09-08 2018-09-10 Электролитическое получение аммиака с использованием катализаторов на основе оксидов переходных металлов RU2803599C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IS50188 2017-09-08
IS050188 2017-09-08
PCT/IS2018/050008 WO2019053749A1 (en) 2017-09-08 2018-09-10 ELECTROLYTIC PRODUCTION OF AMMONIA USING TRANSITION METAL OXIDE CATALYSTS

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020111951A true RU2020111951A (ru) 2021-10-08
RU2020111951A3 RU2020111951A3 (ru) 2022-02-21
RU2803599C2 RU2803599C2 (ru) 2023-09-18

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018332238B2 (en) 2023-11-16
EP3679174A1 (en) 2020-07-15
UA127481C2 (uk) 2023-09-06
US20230151498A1 (en) 2023-05-18
JP7204755B2 (ja) 2023-01-16
JP2020533491A (ja) 2020-11-19
KR20200049825A (ko) 2020-05-08
AU2018332238A1 (en) 2020-03-12
BR112020004397A2 (pt) 2020-09-08
CA3074963A1 (en) 2019-03-21
RU2020111951A3 (ru) 2022-02-21
IL273018B1 (en) 2023-07-01
MA50083A (fr) 2021-04-07
CN111094629A (zh) 2020-05-01
WO2019053749A1 (en) 2019-03-21
IL273018A (en) 2020-04-30
IL273018B2 (en) 2023-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
IL273018B1 (en) Electrolytic ammonia production using transition metal oxide catalysts
Scialdone et al. Electrochemical reduction of carbon dioxide to formic acid at a tin cathode in divided and undivided cells: effect of carbon dioxide pressure and other operating parameters
Frontana-Uribe et al. Organic electrosynthesis: a promising green methodology in organic chemistry
US8592633B2 (en) Reduction of carbon dioxide to carboxylic acids, glycols, and carboxylates
US8568581B2 (en) Heterocycle catalyzed carbonylation and hydroformylation with carbon dioxide
US11267796B2 (en) Production of 2,5-furandicarboxylic acid
Kim et al. Analysis on the effect of operating conditions on electrochemical conversion of carbon dioxide to formic acid
US20130008800A1 (en) Carbon dioxide capture and conversion to organic products
RU2016151299A (ru) Электролитический способ получения аммиака
JP6333263B2 (ja) 二酸化炭素からカルボン酸を生成する統合的方法
KR101695622B1 (ko) 알코올 기반의 전해질을 이용한 전기화학적 암모니아 합성방법
JP6200475B2 (ja) 二酸化炭素の電気化学的還元のためのシステムおよびその方法
Ho et al. An environmentally benign catalytic system for alkene epoxidation with hydrogen peroxide electrogenerated in situ
Chen et al. Recent Advances in the Electrocarboxylation of CO2 with Ketones, Aldehydes, and Imines
KR20220074293A (ko) 백금계 전극의 제조방법
RU2021118183A (ru) Способ электролитического производства аммиака из азота с использованием каталитической поверхности на основе сульфида металла
GB2572354A (en) Novel electrochemical set-up for ammonia production
Kosheleva et al. Studies of kinetics of indirect in situ electrocatalytic oxidation of aliphatic alcohols to carboxylic acids by active forms of oxygen
Dell’Anna et al. INVESTIGATION OF THE REACTION PATHWAYS INVOLVED IN THE ELECTROCHEMICAL HYDROGENATION OF MUCONIC ACID TO BIO-BASED MONOMERS
CN106536790B (zh) 二氧化氯的催化或电催化产生
TW460627B (en) An efficient method for electrosynthesize propylene oxide
UA68287A (en) Method for production of catalyst of reaction of oxygen separation