Университет Аделаиды (Австралия) разработал электрохимический метод превращения мочевины в гидразин

Репортаж от Wedoany，Исследователи Университета Аделаиды (Австралия) разработали электрохимический метод, позволяющий превращать мочевину в гидразин. Гидразин — промышленное химическое вещество, применяемое в фармацевтике, ракетном топливе и других областях. Это исследование открывает новые перспективы для низкоуглеродного производства гидразина, а также предлагает способ использования отходов, богатых мочевиной.

Научная группа из Школы химической инженерии университета использовала электричество и хлорид натрия для управления процессом превращения. Метод применим к различным источникам мочевины, включая чистую мочевину, сточные воды с высоким содержанием мочевины и человеческую мочу.

Гидразин — важное промышленное химическое вещество, которое в настоящее время также исследуется на предмет применения в энергетике, например в топливных элементах и долгосрочных космических миссиях. Однако традиционные методы производства основаны на синтезе из аммиака или производных мочевины по устоявшимся технологиям, что требует использования опасных химикатов и значительных энергозатрат, приводя к высоким производственным издержкам и большой нагрузке на окружающую среду.

По словам ведущего автора статьи доктора Пэнтана Вана, существующие методы синтеза применяются уже несколько десятилетий, и разработка мягкой новой альтернативы является ключевым шагом на пути к более экологичному и экономичному производству гидразина. Разработанный исследователями электрохимический процесс использует электричество для инициирования химического превращения в относительно мягких условиях. Мочевина была выбрана в качестве исходного сырья, поскольку она широко распространена в таких источниках, как человеческая моча. Хлорид натрия генерирует адсорбированные хлорные частицы на поверхности электрода, которые реагируют с мочевиной с образованием N-хлормочевины, далее превращаемой в гидразин в процессе гидролиза, а электричество обеспечивает энергию, необходимую для превращения.

Результаты испытаний показали, что данная технология позволяет получать гидразин с высоким выходом. Исследователи проверили производительность с использованием различных источников мочевины, что свидетельствует о способности процесса перерабатывать материалы, отличные от очищенной мочевины лабораторного класса. Если метод сможет эффективно работать в крупномасштабных условиях, использование сточных вод и мочи в качестве сырья будет особенно ценным, поскольку позволит объединить переработку отходов с производством химической продукции.

Вместе с тем исследователи отмечают, что текущая система по-прежнему сталкивается с техническими и экономическими ограничениями, включая накопление солей и энергозатраты, необходимые для отделения продукта гидразина после реакции. Дальнейшая работа будет направлена на снижение затрат, упрощение разделения продукта, улучшение непрерывной работы и разработку более практичных конструкций реакторов. По их мнению, эти достижения могут проложить путь к созданию устойчивого маршрута производства гидразина, работающего на возобновляемой электроэнергии.

Исследование опубликовано в журнале Nature Synthesis.