Водородно-азотный топливный элемент

[AleksAleks]

Здравствуйте.
Может ли работать водородно-азотный топливный элемент?
Водородно-азотный топливный элемент с протонообменной мембраной (например, «с полимерным электролитом») содержит протонопроводящую полимерную мембрану, которая разделяет два электрода – анод и катод, погружённые в водный раствор серной кислоты H₂SO₄. Концентрация протонов в растворе 1 моль/л и температура 298 К. Каждый электрод представляет собой угольную пластину (матрицу) с нанесённым катализатором – платиной или сплавом платиноидов (анод) и др. композиции. На анод подаётся газообразный водород под давлением 1 атм. На катализаторе анода молекулярный водород диссоциирует и теряет электроны: H₂ – 2e^- --> 2H⁺. Катионы водорода проводятся через мембрану к катоду, но электроны отдаются во внешнюю цепь, так как мембрана не пропускает электроны. На катод подаётся газообразный азот под давлением 1 атм. На катализаторе катода молекула азота соединяется с электронами (которые подводятся из внешних коммуникаций) и пришедшими протонами и образует ионы аммония: N₂ + 6e^- + 8H⁺ --> 2NH₄ ⁺.
Таким образом, в водородно-азотном топливном элементе восстановителем или топливом является водород, а окислителем – азот и в элементе протекает реакция:
3H₂ + N₂ + H₂SO₄ --> (NH₄) ₂SO₄.
Может ли работать водородно-азотный топливный элемент?
Что является катализатором восстановления азота до ионов аммония на катоде (платина, сплав платиноидов, молибден, сплав молибдена, другие металлы или сплавы)?
Чему равна разность потенциалов, вырабатываемая водородно-азотным топливным элементом?

[Iskander]

Теоретически работать будет.
На практике - не позволит энергия активации азота. По крайней мере, не при комнатной температуре.
Разность потенциалов считается по Δ G.
Δ G = -nFΔ E

[avor]

Тертически могет. Катализатор не изученных реакций - это большой, большой секрет. Разность потенциалов, ну, посмотрите справочник или сами посчитайте исходя из энтальпий и уравнения Нернста. Я не занимаюсь электрохимией надо почитать спец лит-ру типа поискать статьи, возможно вы изобретаете велосипед.

[avor]

О!Как! Мы с Искандером не сговариваясь спелись.

[antabu]

Как вариант - иммобилизованный фермент азотфиксирующих организмов.

[himdim2012]

работать может и будет, но на практике чтобы это заработало нужно решить кучу проблем, кроме того как ТС разберется с разностью потенциалов, необходимо прикинуть экономическую эффективность сего агрегат при условии внешнего подвода водорода и и азота. И почему в качестве электролита концентрированная серная кислота? И как будет удаляться сульфат аммония и пример полимерной мембраны приведите которую вы описали я что-то про такое не слыхал.

[Iskander]

avor,

Как вариант - иммобилизованный фермент азотфиксирующих организмов.

Не пойдёт. Там потребляется много АТФ, так что это не источник энергии.

[kbob]

avor,

Как вариант - иммобилизованный фермент азотфиксирующих организмов.

Не пойдёт. Там потребляется много АТФ, так что это не источник энергии.

Если взять катализатор синтеза аммиака в качестве азотного электрода и повысить давление азота на электроде до 400 атм, температуру электролита до 400С (в сверхкритическом аммиаке), то электрохимическая реакция пойдет.

Советую проверить экспериментально!

[Polychemist]

400С - нормальные условия для среднетемпературных ТЭ, давление там тоже похоже не атмосферное. Так что - м.б. Но зачем?

[Шуша]

...И как будет удаляться сульфат аммония ...

Вот - главная проблема.

[MONSTA]

Азот - крайне инертная молекула, чтобы ее расшевелить для реакции, нужны весьма эффективные катализаторы. Кажись, таки есть некие комплексы молекулярного азота, и даже не только с платиноидами, но и с дешевым железом. Но таки есть подозрения, что если эти комплексы использовать как катализаторы восстановления азота на практике, то они (катализаторы) в момент отравятся всем что ни попало и подряд, поскольку азот - лиганд, мягко говоря, не особо активный. Для практики не подойдет.

[AleksAleks]

Здравствуйте.
Благодарю за помощь.
Водородно-азотный топливный элемент был бы полезен для получения электрической энергии и для получения соединений азота из свободного азота. Протонопроводящая полимерная мембрана применяется в водородно-кислородном топливном элементе – Википедия страница Топливный элемент пункт Пример водородно-кислородного топливного элемента http://ru.wikipedia.org/wiki/Топливный_элемент.