Bez zařazení

Článků v rubrice: 384

Čpavek budoucím palivem?

Čpavek se začal průmyslově vyrábět začátkem 20. století. Důležitou úlohu hrál v 2. světové válce, při udělování dvou Nobelových cen a znamenal také globální revoluci v zemědělství. Rostliny pěstované s využitím umělých dusíkatých hnojiv zajišťují výživu téměř 48 % světového obyvatelstva. Mohl by být v budoucnu i čistým zdrojem paliva? Při spalování čpavku vzniká jen vodní pára a dusík, jehož normální podíl v atmosféře činí až 78 %.

Fotogalerie (1)
Molekula čpavku  NH3 (licence public domain)

Začátkem roku 2013 vyrobil italský producent pneumatik, firma Maragoni, hybridní automobil, který spaluje čpavek a benzín. Automobil může s jednou nádrží čpavku ujet 178 km.

Čistší metoda výroby čpavku

Většina čpavku se vyrábí zahříváním zemního plynu nebo uhlí k získání vodíku, který potom reaguje s atmosférickým dusíkem. Jde o velmi energeticky náročný proces, který spotřebuje 2-3 % celkové světové spotřeby energie a ročně emituje více než jednu miliardu tun uhlíku.

Inženýr John Holbrook vyvinul technologii „solid state ammonia synthesis“ (syntéza čpavku v pevném skupenství), která bude čistší. Místo zahřívání fosilního paliva bude vodík získáván z vodní páry elektricky prostřednictvím nabité membrány. Membrána je zahřáta na 550 oC. Dusík se přivádí na jednu stranu membrány a vodní páry na druhou stranu, za vyrovnaného tlaku. Vodní pára se disociuje na vodík (protony) a kyslík, vlivem elektrického napětí na membráně přecházejí protony přes membránu, a na druhé straně reagují s dusíkem za vzniku NH3.

Klíčové procesy SSAS tedy jsou:

1) disociace plynné H2O na plynný O2 a adsorbovaný H+,

2) transport H+ přes proton vodivé membrány

3) reakce adsorbovaného H+ s N2 za vzniku NH3.

6 H2O + 2 N2 → 3 O2 + 4 NH3

Spotřeba energie při tomto způsobu výroby činí 7-8 MWh na tunu čpavku.

Energetická pomoc Aljašce

Holbrook se podílel na založení společnosti NH Three, jejímž cílem je komercializovat tuto technologii. Prototyp zařízení se testuje v Pacific Northwest National Laboratory in Richland. Pokud testy splní očekávání, bude pilotní zařízení vybudováno v Juneau na Aljašce. Zde by se k výrobě elektřiny potřebné pro proces použily větrné elektrárny. Vyrobený čpavek, který lze snadno skladovat, by se pak v době bezvětří mohl spalovat. Díky asi 150 takovým energetickým ostrovům by Aljaška získala vyšší stupeň energetické nezávislosti.

O čistší výrobu čpavku ze vzduchu se zajímají i jiné výzkumné skupiny. Mike Reese a kol. z University of Minnesota začal využívat k výrobě čpavku elektřinu získanou z větrné elektrárny o výkonu 1,35 MW. Do konce roku 2013 plánuje vyrobit 25 tun čpavku, který hodlá prodávat jako umělé hnojivo místním zemědělským družstvům.

Holbrookova technologie by se tak mohla stát – vedle technologie záchytu a skladování CO2 – jedním z řešení, jak získávat čistou energii. Podle S. Wittiga z Clean Air Task Force čpavek představuje nadějnou energetickou alternativu v globálním měřítku. V atmosféře jsou zdroje dusíku neomezené, k dispozici je i dostatečné množství vody.

Podle: Hal Hodson: Out of thin air. New Scientist, 2013, č. 2928, s. 22 (VV)


Čpavek – amoniak neboli azan – je bezbarvý velmi štiplavý plyn. Jde o toxickou nebezpečnou látku zásadité povahy. Při vdechování poškozuje sliznici. Je lehčí než vzduch. V roce 2006 byla světová průmyslová výroba amoniaku odhadována na 146,5 mil. tun. Dnes používanou metodu výroby objevil německý chemik Fritz Haber, za což dostal roku 1918 Nobelovu cenu.

Překlad:

Václav Vaněk
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Nový obor Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT

Připravit odborníky na bezpečnost a současně zabezpečení jaderných zařízení ve všech jejích ohledech je hlavní cíl nového doktorského studijního programu Fakulty jaderné ...

Vytiskněte si vlastní jaderný reaktor

Jak se pohyb větru přenáší z listů větrné elektrárny na turbínu, co se skrývá uvnitř jaderného reaktoru, nebo jak se chová pára v parogenerátoru.

Desítky slunečních elektráren po celé České republice otevírají své brány

Více než dvě desítky solárních elektráren po celé České republice se v týdnu od 20. září zpřístupní veřejnosti.

Nejvýše položený reaktor

V Bolívijském El Alto v nadmořské výšce 4 000 metrů se začal stavět výzkumný reaktor, který budenejvýše položeným jaderným objektem na světě.

Start 35. ročníku korespondenčního semináře FYKOS

Zajímá Tě fyzika a přidružené přírodní vědy? Rád přemýšlíš o původu a fungování různých přírodních a fyzikálních jevů na Zemi i ve vesmíru?

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail