JP2000247632A - 金属水素化物を水素源とするアンモニアの製造 - Google Patents
金属水素化物を水素源とするアンモニアの製造Info
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- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
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Classifications
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- Y—GENERAL 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
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水素透過膜を隔膜として使用し、高い反応活
性を有する原子状水素を定常的に膜外に放出可能な供給
源として用いる。さらに隔膜の水素透過側に窒素の解離
吸着に高い活性を有する触媒を付与することで、触媒上
に吸着した活性窒素と隔膜から放出された原子状水素と
の反応により低温、常圧下でのアンモニア合成を行う。 【構成】 水素透過性膜１を隔膜とすることで、隔膜内
では常に水素ガス雰囲気が維持され、定常的に原子状水
素を膜外に供給可能な隔膜となる。さらに水素が透過し
てくる隔膜側の表面に窒素分子の解離吸着に高い活性を
示す触媒層２を担持したアンモニア合成装置として構成
される。 【効果】 本発明では、水素透過膜を隔膜とすることで
高い反応活性を有する原子状水素が定常的に供給され、
膜外表面に担持した触媒上に吸着させた原子状窒素と隔
膜を透過してきた活性水素とを反応させることにより、
非常に温和な条件下でアンモニアを合成することができ
る。
性を有する原子状水素を定常的に膜外に放出可能な供給
源として用いる。さらに隔膜の水素透過側に窒素の解離
吸着に高い活性を有する触媒を付与することで、触媒上
に吸着した活性窒素と隔膜から放出された原子状水素と
の反応により低温、常圧下でのアンモニア合成を行う。 【構成】 水素透過性膜１を隔膜とすることで、隔膜内
では常に水素ガス雰囲気が維持され、定常的に原子状水
素を膜外に供給可能な隔膜となる。さらに水素が透過し
てくる隔膜側の表面に窒素分子の解離吸着に高い活性を
示す触媒層２を担持したアンモニア合成装置として構成
される。 【効果】 本発明では、水素透過膜を隔膜とすることで
高い反応活性を有する原子状水素が定常的に供給され、
膜外表面に担持した触媒上に吸着させた原子状窒素と隔
膜を透過してきた活性水素とを反応させることにより、
非常に温和な条件下でアンモニアを合成することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アンモニア合成に関す
るもので、詳しくは、金属水素化物を水素透過膜（隔
膜）として使用し、活性な水素供給源とすること、ある
いは、金属水素化物自身を活性な原子状水素の供給源と
することで、供給されるこれらの活性水素と水素透過膜
の片側あるいは金属水素化物粉末表面に担持した触媒上
に解離吸着した活性窒素との反応により、従来の方法に
比べ非常に温和な反応条件でアンモニアを製造する方法
に関する。
るもので、詳しくは、金属水素化物を水素透過膜（隔
膜）として使用し、活性な水素供給源とすること、ある
いは、金属水素化物自身を活性な原子状水素の供給源と
することで、供給されるこれらの活性水素と水素透過膜
の片側あるいは金属水素化物粉末表面に担持した触媒上
に解離吸着した活性窒素との反応により、従来の方法に
比べ非常に温和な反応条件でアンモニアを製造する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来アンモニア合成は、ハーバー法によ
り工業レベルで大規模に行われている。この方法は窒素
と水素からアンモニアを合成するもので、鉄系の三元系
触媒を用いて温度５００℃前後、圧力２００気圧程度と
いう高温、高圧下で操業されている。また上記方法の改
良として、ファウザー法、ウーデ法、東京工業試験所法
等があるがハーバー法と大同小異である。
り工業レベルで大規模に行われている。この方法は窒素
と水素からアンモニアを合成するもので、鉄系の三元系
触媒を用いて温度５００℃前後、圧力２００気圧程度と
いう高温、高圧下で操業されている。また上記方法の改
良として、ファウザー法、ウーデ法、東京工業試験所法
等があるがハーバー法と大同小異である。
【０００３】
【発明が解決しようという課題】現状のプラントレベル
でのアンモニア合成では、不活性な窒素分子のため鉄系
の三元系触媒を用いても、高温、高圧の過酷な反応条件
を必要とし、多大なエネルギーが消費される。さらにこ
れらの過酷な反応条件に耐えうる高価な装置を必要とす
る。
でのアンモニア合成では、不活性な窒素分子のため鉄系
の三元系触媒を用いても、高温、高圧の過酷な反応条件
を必要とし、多大なエネルギーが消費される。さらにこ
れらの過酷な反応条件に耐えうる高価な装置を必要とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めには、窒素、水素分子の解離吸着を促進する触媒の利
用に加え、さらに水素分子を活性化させる方法がある。
本発明では、金属水素化物の水素透過隔膜を原子状水素
の定常的な供給源とする、あるいは金属水素化物自身を
原子状水素供給源とすることで、これらの放出される活
性水素と反応室側の膜表面あるいは金属水素化物表面に
担持した触媒層に解離吸着した活性窒素との反応によ
り、従来の触媒単独の方法に比べ、大幅に反応条件を温
和にすることが可能となる。
めには、窒素、水素分子の解離吸着を促進する触媒の利
用に加え、さらに水素分子を活性化させる方法がある。
本発明では、金属水素化物の水素透過隔膜を原子状水素
の定常的な供給源とする、あるいは金属水素化物自身を
原子状水素供給源とすることで、これらの放出される活
性水素と反応室側の膜表面あるいは金属水素化物表面に
担持した触媒層に解離吸着した活性窒素との反応によ
り、従来の触媒単独の方法に比べ、大幅に反応条件を温
和にすることが可能となる。
【０００５】
【作用】 本発明では、従来のアンモニアの製造が、高
温、高圧の反応条件を必要としていたのに対し、温和な
反応条件下でアンモニアを製造でき、耐高圧、高温用の
特別な装置を必要としない。
温、高圧の反応条件を必要としていたのに対し、温和な
反応条件下でアンモニアを製造でき、耐高圧、高温用の
特別な装置を必要としない。
【０００６】本発明のでは、水素透過隔膜あるいは金属
水素化物粉末を原子状水素の供給源とし、隔膜の反応室
側表面あるいは金属水素化物粉末表面に担持した窒素分
子の解離吸着活性を有す触媒上の活性窒素と反応させる
ことで、温和な条件でアンモニアを製造することができ
る。
水素化物粉末を原子状水素の供給源とし、隔膜の反応室
側表面あるいは金属水素化物粉末表面に担持した窒素分
子の解離吸着活性を有す触媒上の活性窒素と反応させる
ことで、温和な条件でアンモニアを製造することができ
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明のアンモニア反応装置の概略で
ある。
明する。図１は、本発明のアンモニア反応装置の概略で
ある。
【０００８】図１に示した装置を用いて、隔膜内の水素
圧を１．５気圧、隔膜外は常圧で窒素ガスを流通させ、
反応温度は５０℃?２５０℃の範囲で行った。なお、隔
膜表面への窒素解離吸着触媒の担持は含浸法により行っ
た。アンモニアの生成量は生成したアンモニアを希硫酸
水溶液で捕集し、反応前後のpH変化から決定し、さらに
ネスラー試薬による吸光光度法においてもアンモニア生
成の定量を行った。
圧を１．５気圧、隔膜外は常圧で窒素ガスを流通させ、
反応温度は５０℃?２５０℃の範囲で行った。なお、隔
膜表面への窒素解離吸着触媒の担持は含浸法により行っ
た。アンモニアの生成量は生成したアンモニアを希硫酸
水溶液で捕集し、反応前後のpH変化から決定し、さらに
ネスラー試薬による吸光光度法においてもアンモニア生
成の定量を行った。
【０００９】
【表１】
【００１０】表１に本発明の水素透過隔膜を用いた各反
応温度でのアンモニア生成速度を示す。常圧下で、反応
温度が室温に近い５０℃といった低温においてもアンモ
ニア合成が可能であることが確認された。
応温度でのアンモニア生成速度を示す。常圧下で、反応
温度が室温に近い５０℃といった低温においてもアンモ
ニア合成が可能であることが確認された。
【００１１】図２は各温度に対するアンモニア生成速度
のアーレニウスプロットを行った結果である。プロット
の傾きから求められた活性化エネルギーは５．９kcal/m
oleであり、この値は水素透過隔膜上に担持した触媒単
独の値１５kcal/moleを大きく下回り、本発明の水素透
過隔膜を原子状水素の供給源したアンモニア反応装置
が、低温で稼働可能であることが明らかとなった。
のアーレニウスプロットを行った結果である。プロット
の傾きから求められた活性化エネルギーは５．９kcal/m
oleであり、この値は水素透過隔膜上に担持した触媒単
独の値１５kcal/moleを大きく下回り、本発明の水素透
過隔膜を原子状水素の供給源したアンモニア反応装置
が、低温で稼働可能であることが明らかとなった。
【００１２】
【発明の効果】 本発明では、金属水素化物を使用する
ことで高い反応活性を有する原子状水素が反応室側に定
常的に供給され、さらに、反応室側の隔膜あるいは金属
水素化物粉末それ自身の表面に担持した触媒上に解離吸
着した原子状窒素と金属水素化物から放出された活性水
素とを反応させることにより、格段に温和な条件下でア
ンモニアを製造することができる。
ことで高い反応活性を有する原子状水素が反応室側に定
常的に供給され、さらに、反応室側の隔膜あるいは金属
水素化物粉末それ自身の表面に担持した触媒上に解離吸
着した原子状窒素と金属水素化物から放出された活性水
素とを反応させることにより、格段に温和な条件下でア
ンモニアを製造することができる。
【図１】本発明のアンモニア反応装置の概略を示すもの
である。
である。
【図２】金属水素化物自身を水素供給源とし、触媒上に
解離吸着した活性窒素との反応によるアンモニアの製造
を表したものである。
解離吸着した活性窒素との反応によるアンモニアの製造
を表したものである。
【図３】水素透過隔膜を使用した反応と使用しなかった
ものの各温度におけるアンモニア生成速度のアーレニウ
スプロットを行った結果である。
ものの各温度におけるアンモニア生成速度のアーレニウ
スプロットを行った結果である。
Claims (2)
- 【請求項１】金属水素化物を水素透過膜（隔膜）として
用いて隔膜片側の水素ガス雰囲気から定常的に反応室側
へ活性な高い原子状水素を供給すると共に、これと反応
室側隔膜表面に担持した触媒上に解離吸着した活性窒素
との間で反応させることで、従来と比べより温和な条件
でアンモニアを合成する技術。 - 【請求項２】金属水素化物の粉末表面に窒素分子の解離
吸着に活性な触媒層を付与し、表面に生成した原子状窒
素と金属水素化物から供給される原子状水素とを反応さ
せ、より温和な条件でアンモニアを製造する技術。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11057370A JP2000247632A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 金属水素化物を水素源とするアンモニアの製造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11057370A JP2000247632A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 金属水素化物を水素源とするアンモニアの製造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000247632A true JP2000247632A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=13053716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11057370A Pending JP2000247632A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 金属水素化物を水素源とするアンモニアの製造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000247632A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7314544B2 (en) | 2004-09-07 | 2008-01-01 | Lynntech, Inc. | Electrochemical synthesis of ammonia |
| WO2010079726A1 (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | トヨタ自動車株式会社 | アンモニア合成方法 |
| WO2015021501A1 (en) * | 2013-08-14 | 2015-02-19 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Processes utilising selectively permeable membranes |
| JP2016187787A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 東京瓦斯株式会社 | 水素分離膜及びアンモニアの生成方法 |
| CN109833910A (zh) * | 2017-11-28 | 2019-06-04 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用于合成氨反应的催化剂 |
-
1999
- 1999-03-04 JP JP11057370A patent/JP2000247632A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7314544B2 (en) | 2004-09-07 | 2008-01-01 | Lynntech, Inc. | Electrochemical synthesis of ammonia |
| WO2010079726A1 (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-15 | トヨタ自動車株式会社 | アンモニア合成方法 |
| JP2010159194A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | アンモニア合成方法 |
| US8623313B2 (en) | 2009-01-09 | 2014-01-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Ammonia synthesis process |
| WO2015021501A1 (en) * | 2013-08-14 | 2015-02-19 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Processes utilising selectively permeable membranes |
| CN105579399A (zh) * | 2013-08-14 | 2016-05-11 | 联邦科学和工业研究组织 | 利用选择性可渗透膜的方法 |
| US9895652B2 (en) | 2013-08-14 | 2018-02-20 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Processes utilising selectively permeable membranes |
| CN105579399B (zh) * | 2013-08-14 | 2018-06-12 | 联邦科学和工业研究组织 | 利用选择性可渗透膜的方法 |
| JP2016187787A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 東京瓦斯株式会社 | 水素分離膜及びアンモニアの生成方法 |
| CN109833910A (zh) * | 2017-11-28 | 2019-06-04 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用于合成氨反应的催化剂 |
| CN109833910B (zh) * | 2017-11-28 | 2022-05-31 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用于合成氨反应的催化剂 |
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