Wird Wasserstoff mit Stickstoff unter Plasma zu Ammoniak?
Kann ohne Katalysator Wasserstoff mit Stickstoff unter Plasma zu Ammoniak hergestellt werden.
3 Antworten
Mal weg von ChatGPT sondern mal "Quellenrecherche". Mir war bisher nur das klassische Haber Bosch Verfahren bekannt. Aber die konstruktive Diskussion mit JenerderBleibt hat mich doch neugierig gemacht. Kein Geringerer als das Frauenhofer Institut schreibt folgendes. Ich zitiere:
"Fraunhofer UMSICHT arbeitet an energieeffizienteren Synthese- und Crackverfahren bei Einsatz von Strom aus regenerativen Energien. Zu nennen sind insbesondere die elektrochemische Ammoniaksynthese und die plasmabasierte Ammoniaksynthese. Letztere erfolgt im Gleitlichtbogenreaktor mit energieeffizienter, kalter Stickstoffanregung unter Einsatz kostengünstiger Nichtedelmetall-basierter Katalysatoren und bringt weitere energetische Vorteile durch die Synthese bei Atmosphärendruck mit sich."
https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/greenhydrogen/ammoniak-wasserspeicher.html
Ok also geht es nicht ohne Katalysator weil das Fraunhofer Institut schreibt "unter Einsatz kostengünstiger Nichtedelmetall-basierter Katalysatoren"
oder ist der Katalysator nur dafür da um es effizienter zu machen aber nicht notwendig
Ja, es ist möglich, Wasserstoff und Stickstoff ohne Katalysator unter Plasma zu Ammoniak zu synthetisieren. Dies geschieht durch die sogenannte Plasma-basierte Ammoniaksynthese.
Plasma, insbesondere Nicht-Gleichgewichts- oder Niedertemperaturplasma, erzeugt hochenergetische Elektronen, die die Stickstoff- und Wasserstoffmoleküle aktivieren und so die Reaktionsbarriere zur Bildung von Ammoniak überwinden können. In dieser Umgebung werden N≡N-Bindungen in Stickstoffmolekülen gebrochen, was es ihnen ermöglicht, mit Wasserstoff zu reagieren und Ammoniak zu bilden.
Ein Katalysator ist in traditionellen Verfahren wie dem Haber-Bosch-Verfahren notwendig, um die Reaktion bei niedrigen Temperaturen und Drücken effizient zu machen. Im Plasma ist jedoch die hohe Energie der Elektronen ausreichend, um die Reaktion zu ermöglichen, sodass ein Katalysator nicht zwingend erforderlich ist. Dennoch wird manchmal ein Katalysator eingesetzt, um die Effizienz und Selektivität weiter zu erhöhen.
Ich hatte mal in meiner med. Schule auch Chemie. Daher weiß ich das 🫠
Nö. Die Temperatur ist so hoch, dass der Ammoniak einfach wieder zerfallen würde. Außerdem sind immense (und damit teure) Energiemengen nötig, um so eine Temperatur zu erzeugen.
Wenn es eine (wirtschaftliche) Möglichkeit gäbe, Stickstoff ohne Katalysator zu aktivieren, hätte man die mit ziemlicher Sicherheit schon gefunden.
Die Herstellung von Ammoniak (NH₃) ist traditionell ein Prozess, der stark von Katalysatoren abhängt, insbesondere im Haber-Bosch-Verfahren. Es gibt jedoch einige alternative Methoden zur Ammoniakproduktion, die ohne klassische Katalysatoren auskommen können. Diese Methoden sind in der Regel experimentell und befinden sich in unterschiedlichen Stadien der Forschung und Entwicklung. Hier sind einige Ansätze:
### 1. **Plasmabasierte Ammoniaksynthese:**
- **Plasmaaktivierte Prozesse:** Bei dieser Methode wird Stickstoff (N₂) und Wasserstoff (H₂) durch ein Plasma, also ein ionisiertes Gas, geleitet. Das Plasma liefert die nötige Energie, um die Stickstoffmoleküle zu spalten und mit Wasserstoff zu Ammoniak zu reagieren. Hierbei wird kein traditioneller Katalysator benötigt, da das Plasma selbst die Reaktionsbedingungen ermöglicht.
- **Herausforderungen:** Plasmaprozesse erfordern viel Energie, und die Ammoniakausbeute ist oft geringer als bei katalytischen Prozessen. Die Effizienz ist ein Hauptfokus der aktuellen Forschung.
### 2. **Elektrochemische Synthese:**
- **Elektrolyse:** Ein weiteres innovatives Verfahren nutzt Elektrolyse, um Stickstoff und Wasserstoff in einer elektrochemischen Zelle zu Ammoniak umzuwandeln. Hierbei wird elektrischer Strom verwendet, um die chemischen Bindungen aufzubrechen und neue zu bilden, ohne den Einsatz eines Katalysators.
- **Direkte Stickstoffreduktion:** Einige Ansätze versuchen, Stickstoff direkt in einer wässrigen oder nicht-wässrigen Lösung zu reduzieren, um Ammoniak zu produzieren. Dabei wird ein elektrisches Feld angelegt, das die Aktivierung der Stickstoffmoleküle ermöglicht.
### 3. **Thermochemische Prozesse:**
- **Hochtemperaturverfahren:** Es gibt experimentelle Ansätze, die sehr hohe Temperaturen nutzen, um Stickstoff und Wasserstoff direkt zu Ammoniak reagieren zu lassen. Diese Methoden kommen ohne klassische Katalysatoren aus, erfordern aber extrem hohe Temperaturen, was die Praktikabilität einschränkt.
- **Solarthermische Verfahren:** Diese Verfahren nutzen konzentrierte Sonnenenergie, um die Reaktionstemperaturen zu erreichen, wobei in einigen Fällen kein zusätzlicher Katalysator notwendig ist. Derzeit ist dies jedoch eher ein theoretisches Konzept mit begrenzter praktischer Anwendung.
### 4. **Biologische Methoden:**
- **Nitrogenasen-Enzyme:** In der Natur gibt es Mikroorganismen, die Ammoniak ohne industrielle Katalysatoren produzieren. Sie verwenden spezielle Enzyme, sogenannte Nitrogenasen, um Stickstoff in Ammoniak umzuwandeln. Obwohl dies in der Natur vorkommt, sind solche Prozesse im industriellen Maßstab schwierig ohne die Verwendung von biotechnologischen oder biokatalytischen Verfahren umzusetzen.
### Zusammenfassung:
Obwohl das traditionelle Haber-Bosch-Verfahren stark auf Katalysatoren angewiesen ist, gibt es alternative Methoden zur Herstellung von Ammoniak, die ohne klassische Katalysatoren auskommen können. Diese umfassen plasmabasierte Prozesse, elektrochemische Synthese, thermochemische Verfahren und biologische Methoden. Allerdings stehen diese Ansätze noch vor großen Herausforderungen in Bezug auf Effizienz und Energieverbrauch, was ihre breite industrielle Anwendung einschränkt.
Das unterstreicht doch nur das, was ich schon geschrieben habe. Eben dass das keine wirtschaftlichen Prozesse sind und die plasmabasierte Synthese ziemlich ineffizient ist.
Du hast gesagt.
"Nö. Die Temperatur ist so hoch, dass der Ammoniak einfach wieder zerfallen würde."
Es geht nicht weil der Ammoniak zerfällt und es macht wirtschaftlich keinen Sinn ist ein Unterschied
Dass der Anmoniak durch die hohe Temperatur wieder zerfällt ist ja mit ein Grund, warum die Ausbeute so schlecht ist.
Dass es mit dem Plasmabogen überhaupt funktioniert, gut, da lag ich falsch.
Wo hast du diesen kilometerlangen Text überhaupt her?
Chatgpt versteht sich. Dass man sich nicht einmal die Mühe macht die #** zu entfernen...
Damit wär ich bei Chemie vorsichtig. Ich hab hier jetzt zwar keinen groben Fehler gesehen, aber Chatgpt neigt dazu auch richtig großen Blödsinn zu erzählen. Deshalb sind die Antworten immer mit Skepsis zu betrachten.
Ich habe die gleichen Erfahrungen gemacht. In meinem Falle SN2 Reaktion.
Woher hast du diesen Text