Sciencemag.cz
Doporučujeme
Amoniak by mohl fungovat jako budoucí zdroj energie, respektive její zásobník. Tato myšlenka může mít řadu motivací i podob. V první řadě by se v podobě čpavku dal snadněji přepravovat a skladovat vodík (amoniak kupodivu obsahuje více energie než vodík o stejném objemu; lze si to představit tak, že energie se získá oxidací vodíku a atomů vodíku je v molekule amoniaku víc než v molekule vodíku; molekula plynu má bez ohledu na hmotnost cca stejný objem). Za druhé při spalování, respektive jiném procesu rozkladu čpavku nevzniká oxid uhličitý, takže by se příslušný proces nepočítal do uhlíkových bilancí.
Na druhé straně ale celá myšlenka v řadě ohledů drhne. Vytvořit amoniak z vodíku a dusíku je energeticky náročné a čpavek je příliš cenná surovina jako hnojivo, než abychom ho zase komplikovaně využívali v roli zdroje energie (alespoň dokud nezvládneme nějakou studenou fixaci dusíku, jak ji provádějí např. sinice). Při klasickém spalování čpavku vznikají oxidy dusíku, což také zrovna nejsou látky, o které bychom stáli. Nakonec – za druhé světové války se takhle už s čpavkem experimentovalo v roli benzínu při pohonu automobilů, to šlo ale pouze o reakci na konkrétní specifickou situaci.
Přesto ale různé projekty s využitím čpavku jako suroviny v energetice počítají.
Na University of Wisconsin (Madison) nyní navrhují způsob přeměny čpavku, kdy by vznikal pouze plynný dusík. Proces vyžaduje kovový katalyzátor (ruthenium) a měla by se při něm získávat energie. (Poznámka PH: Což je právě překvapivé, protože při rozkladu amoniaku na dusík a vodík se energie spotřebovává. Syntéza čpavku z obou prvků je exotermická, energeticky náročné je to kvůli tomu, že reakci je třeba teplotou a tlakem aktivovat a řídit.) Představa je tedy taková, že amoniak by na elektrodě s rutheniem reagoval za vzniku protonů a ty by v palivovém článku vytvářely elektřinu. Vše má probíhat při pokojové teplotě a nevyžaduje žádnou vstupní energii (jinak obdobné palivové články nejprve elektřinu spotřebovávají, třeba na rozklad čpavku).
Samozřejmě, jak uznávají i autoři tohoto postupu, jakékoliv využití čpavku coby paliva závisí na tom, zda se podaří i nějaký technologický průlom při jeho výrobě. Ideálně např. efektivní reakce dusíku s vodou pouze za použití fotolýzy.
Michael J. Trenerry et al, Spontaneous N2 formation by a diruthenium complex enables electrocatalytic and aerobic oxidation of ammonia, Nature Chemistry (2021). DOI: 10.1038/s41557-021-00797-w
Zdroj: University of Wisconsin-Madison / Phys.org
Tvrzení: „ molekula plynu má bez ohledu na hmotnost cca stejný objem“ je blbost, za kterou by autora okamžitě vyhodili ze zkoušky chemie. Autor (patrně) chtěl napsat, že 1 mol plynu zaujímá stejný objem bez ohledu na molární hmotnost. Tedy 2 g vodíku zaujímají stejný objem jako 32 g kyslíku. Ale molekula kyslíku má (logicky) větší objem než molekula vodíku