Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Ammonia Production via Electrocatalytic Processes (AmPEP)

Alternativ tittel: Ammoniakkproduksjon via elektrokatalytiske prosesser (AmPEP)

Tildelt: kr 9,6 mill.

Det er en utfordring å fase inn stadig mer energi fra fornybare kilder som sol og vind, i energisystemet siden denne energien er variabel, og ofte produseres langt fra befolkningstette områder. Én løsning er å lagre og transportere denne energien som molekyler. For å unngå at slike molekylære energibærere slipper ut karbondioksid når energien brukes, må alternativer dagens karbonholdige energibærere identifiseres. Ett av de mest lovende alternativene er ammoniakk, som lett kan komprimeres til en ikke-eksplosiv væske med en energitetthet nær det dobbelte av flytende hydrogen. Akkurat som hydrogen, kan ammoniakk både konverteres til elektrisitet og brukes direkte som drivstoff i forbrenningsmotorer. Likevel, en betydelig utfordring må overvinnes dersom ammoniakks potensial som bærekraftig, karbonfri energibærer skal utnyttes: Ammoniakks energi-intensive produksjonsprosess må erstattes med en mindre energikrevende prosess basert på fornybar elektrisitet. For å utvikle en slik prosess vil gruppen ta inspirasjon fra de bakterielle nitrogenaseenzymene som produserer ammoniakk effektivt fra vann og nitrogen i luften ved romtemperatur. Enzymer er biologiske katalysatorer som øker hastigheten på kjemiske reaksjoner uten selv å bli forbrukt. Den sentrale, katalytisk aktive komponenten i nitrogenaseenzymene består av molybden, et metall. Gruppen vil utvikle industrielt kompatible katalysatorer basert på molybden ved å bruke en kombinasjon av datamaskin-basert prediksjon og robot-baserte eksperimenter med høy kapasitet. Under katalysatorutviklingen vil ammoniakkprosessen bli drevet av energi fra en kjemisk forbindelse. En sentral utfordring i prosjektet vil være å tilpasse prosessen til å drives av elektrisk istedenfor kjemisk energi. En slik prosess, dersom den oppnås, kunne gi rikelig med bærekraftig ammoniakk til kunstgjødsel, drivstoff og energi verden over, og dermed bidra til grønn økonomisk, industriell og samfunnsmessig omstilling.

To meet the United Nations’ climate targets, the contribution from renewable energy and low-carbon solutions to the world’s energy mix must increase drastically. Much of this increase will come from solar and wind power, and fair amounts of this electricity will be produced far from densely populated and industrialized areas. Making this massive and largely remotely-produced energy resource accessible at times and locations where it is highest in demand, defines a strong drive for reliable, efficient and safe technology for converting, storing and transporting green energy commodities. Part of this technology will be based on hydrogen. However, due to the hazards of hydrogen, its low energy density, and the costs of compressing and liquifying hydrogen, ammonia emerges as an attractive carbon-free energy vector. The main challenge to realizing ammonia’s potential is to replace its current high-temperature, high-pressure production process with a more benign process based on renewable electricity. To develop such a process, we have assembled a team of leading academic researchers in chemistry and company experts on renewable energy and maritime transport solutions. We will develop electrocatalytic processes for direct and benign water-based ammonia production. Superior electrocatalytic production efficiency will be achieved by computationally guided development of active and stable catalysts for water-based nitrogen fixation and implementation thereof in cells for electrocatalytic ammonia production. The project involves state-of-the-art and emerging methodology and expertise ranging from molecular design, via high-throughput synthesis and experimentation, to electrocatalysis. Finally, a successful electrocatalytic process could provide worldwide abundant and sustainable ammonia for fertilizers, fuel, and energy, and thus contribute to a green economic, industrial, and societal transition.

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi