Production of hydroxylamine, azanone and methanol in aqueous plasma

Синтез гидроксиламина, нитроксила и метанола в водной плазме

Роман Балабин
Additional contact information
Роман Балабин: Jiangxi Key Laboratory for Mass Spectrometry and Instrumentation, East China University of Technology

Post-Print from HAL

Abstract: Среди множества альтернатив классическому методу Габера–Боша для связывания атмосферного азота плазменные методы часто выделяют как наиболее перспективные. В данном исследовании впервые продемонстрирована возможность связывать азот водной плазмой при комнатной температуре и атмосферном давлении, а также без катализатора и токсичных химикатов и получить в результате два ценных продукта: нитроксил (HNO)и гидроксиламин (NH2OH). Расчеты показывают, что данная необычная реакция вызывается взаимодействием электронно-возбужденного N2 с катион-радикалом димера воды (H2O)2+•. Предложенный метод обеспечивает низкую стоимость и высокую энергоэффективность фиксации N2. Продукты реакции собираются в разрядном реакторе с 76 иглами с выходом продукта 0,37 мкг см–2 ч–1 для HNO и 1,14 мкг см–2 ч–1 для NH2OH. Первый продукт, HNO, является дорогостоящим препаратом в биомедицинских приложениях, в частности для лечения сердечных заболеваний. Оценочная стоимость HNO, производимого в расчете на один кВч энергии составляет около 700 тысяч рублей. Второй продукт, NH2OH, широко используется для синтеза полимеров, в частности капрона. Он также может быть использован для производства лекарств – например, парацетамола. Аналогичный безкатализаторный подход на основе реакции с катион-радикалом димера воды в водной плазме также продемонстрирован для селективной и контролируемой трансформации метана в метанол без сверхокисления при комнатной температуре и атмосферном давлении. На данной стадии проекта выход продукта уже в 3–60 раз превышает выходы в атмосферных каталитических методах. В данный момент в лаборатории Цзянсийского университета ведётся работа по созданию более крупных реакторов, рассчитанных на связывание азота и метана водой в промышленных масштабах. Масштабирование процесса выглядит перспективным проектом, поскольку в установке полностью отсутствуют подвижные части, а весь процесс ведется при атмосферном давлении. Таким образом установка не нуждается ни в специальном вакуумном оборудовании, ни в металлоемких реакторах высокого давления.

Keywords: Nitrogen fixation; Corona and dielectric barrier discharges; Disproportionation reaction (search for similar items in EconPapers)
Date: 2025-05-21
Note: View the original document on HAL open archive server: https://hal.science/hal-05104164v1
References: Add references at CitEc
Citations:

Published in Engineering school. Азот Синтезгаз Россия и СНГ, Москва, Russia. 2025, pp.19

Downloads: (external link)
https://hal.science/hal-05104164v1/document (application/pdf)

Related works:
This item may be available elsewhere in EconPapers: Search for items with the same title.

Export reference: BibTeX RIS (EndNote, ProCite, RefMan) HTML/Text

Persistent link: https://EconPapers.repec.org/RePEc:hal:journl:hal-05104164

DOI: 10.13140/RG.2.2.14819.67361

Access Statistics for this paper

More papers in Post-Print from HAL
Bibliographic data for series maintained by CCSD ().