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A novel method for a new electromagnetic‐induced ammonia synthesizer
International Journal of Energy Research ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-05-12 , DOI: 10.1002/er.5355 Ghassan Chehade 1 , Ibrahim Dincer 1
International Journal of Energy Research ( IF 4.3 ) Pub Date : 2020-05-12 , DOI: 10.1002/er.5355 Ghassan Chehade 1 , Ibrahim Dincer 1
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Since the triple bond in a nitrogen molecule is considered to be one of the strongest bond to break, the ammonia synthesis under atmospheric pressure and mild temperature becomes a remarkably challenging problem. In the present research study, a novel method is introduced for electrochemical ammonia synthesis through integrating the reactor with the electromagnetic zero‐voltage switching (ZVS) device. The reactor is tested under an induced electromagnetic (EM) field in galvanostatic mode by varying the operating parameters that include temperature, flow rate, and current density. The experimental setup is designed and operated toward performing the electrochemical synthesis. The maximum Faradaic efficiency achieved with EM field is 4.5%, and the ammonia formation rate is found to be 1.21 × 10−10 mol cm−2 s−1 at an applied constant current of 6.4 mA cm−2 and EM field of 49 mT. Furthermore, the experiments are extended to include the ammonia synthesis with and without EM field influence on the reaction; in which case, the reduction potential becomes 1.25 V with the presence of EM field, while it is 1.7 V without EM field when the applied current of 6.4 mA cm−2 is incorporated. This study demonstrates that the electrochemical ammonia synthesis, via nitrogen reduction, can be achieved spontaneously, which is beyond the classical approach for electrochemical ammonia synthesis.
中文翻译：
新型电磁感应氨合成器的新方法
由于氮分子中的三键被认为是最强的断裂键之一，因此在大气压和适度的温度下合成氨成为极具挑战性的问题。在本研究中，通过将反应器与电磁零电压开关（ZVS）装置集成在一起，提出了一种新的电化学合成氨的方法。通过改变包括温度，流量和电流密度在内的运行参数，在恒电流模式下的感应电磁场下对该反应堆进行测试。设计实验装置并进行操作以进行电化学合成。EM场获得的最大法拉第效率为4.5％，发现氨的形成率为1.21×10 -10 在施加的恒定电流为6.4 mA cm -2且电磁场为49 mT的情况下为mol cm -2 s -1。此外，实验扩展到包括有和没有电磁场影响反应的氨合成。在这种情况下，在存在EM场的情况下，还原电位变为1.25V，而当并入6.4mA cm -2的施加电流时，为1.7V而无EM场。该研究表明，通过氮还原可以自动实现电化学合成氨，这是经典的电化学合成氨方法。
更新日期：2020-05-12
中文翻译：
新型电磁感应氨合成器的新方法
由于氮分子中的三键被认为是最强的断裂键之一，因此在大气压和适度的温度下合成氨成为极具挑战性的问题。在本研究中，通过将反应器与电磁零电压开关（ZVS）装置集成在一起，提出了一种新的电化学合成氨的方法。通过改变包括温度，流量和电流密度在内的运行参数，在恒电流模式下的感应电磁场下对该反应堆进行测试。设计实验装置并进行操作以进行电化学合成。EM场获得的最大法拉第效率为4.5％，发现氨的形成率为1.21×10 -10 在施加的恒定电流为6.4 mA cm -2且电磁场为49 mT的情况下为mol cm -2 s -1。此外，实验扩展到包括有和没有电磁场影响反应的氨合成。在这种情况下，在存在EM场的情况下，还原电位变为1.25V，而当并入6.4mA cm -2的施加电流时，为1.7V而无EM场。该研究表明，通过氮还原可以自动实现电化学合成氨，这是经典的电化学合成氨方法。
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