Mikrobuborékokkal történő ammóniagyártás energiaigényének vizsgálata
Analyzing the energy intensity of producing ammonia by microbubbles
Keywords:
ammonia, Haber—Bosch process, microbubbles, bubble dynamics, energy intensity, /, ammónia, Haber-Bosch-eljárás, mikrobuborékok, buborékdinamika, energiaigényAbstract
Nowadays ammonia is used for producing fertilizers and as an energy carrier. Ammonia is produced by the more than hundred-year-old Haber–Bosch process which is very dangerous and expensive. The main goal is to explore and energetically optimize an alternative way to produce ammonia which is based on freely oscillation bubbles in a liquid containing nitrogen and hydrogen. Numerical simulations were made in connection with the process. Results show that in the optimal case, the energy intensity was 90.17 GJ/t.
Kivonat
Az ammóniát napjainkban műtrágyagyártáshoz és energiahordozóként használják. Az ammóniát a több, mint százéves Haber-Bosch-eljárással gyártják, amely igen veszélyes és költséges. Célunk az ammónia gyártására egy alternatív módszer kidolgozása és energetikai szempontból történő optimalizálása. Ez azon alapul, hogy egy folyadékban lévő, nitrogént és hidrogént tartalmazó buborékokat tágítunk ki és hagyunk szabadon lengeni. Az eljárással kapcsolatos numerikus szimulációk alapján az optimális energiaigény 90,17 GJ/t volt.
References
International Energy Agency (IEA), Ammonia Technology Roadmap: Executive Summary, 2021. https://www.iea.org/reports/ammonia-technology-roadmap/executive-summary, 2024.02.14.
Kubicsek, F. és Hegedűs, F. Assessment of the energy efficiency of ammonia production by microbubbles. Period. Polytech. Chem. Eng., 2023. (submission accepted)
Hollevoet, L., De Ras, M., Roeffaers, M., Hofkens, J. és Martens, J. A. Energy-Efficient Ammonia Production from Air and Water Using Electrocatalysts with Limited Faradaic Efficiency. ACS Energy Lett. 2020, 5 (4), 1124–1127.
Rafiqul, I., Weber, C., Lehmann, B. és Voss, A. Energy efficiency improvements in ammonia production—perspectives and uncertainties. Energy 2005, 30 (13), 2487–2504.
Kalmár, C., Turányi, T., Zsély, I. G., Papp M. és Hegedűs, F. Sonochemical reactions, when, where and how: Modelling approach. In: Energy Aspects of Acoustic Cavitation and Sonochemistry (pp. 49-77.). Ed: K. Kerboua, O. Hamdaoui, 2022.
Lauterborn, W. és Kurz, T. Physics of bubble oscillations, Rep. Prog. Phys. 2010, 73, 106501.
Toegel, R., Gompf, B., Pecha, R. és Lohse, D. Does water vapor prevent upscaling sonoluminescence? Phys. Rev. Lett. 2000, 85 (15), 3165.
