Low temperature ammonia synthesis over the mixture BaH2 and Ba compound

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15358
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Hattori Masashi 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (10713539)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 低温アンモニア合成 / 固体アンモニア合成触媒

Outline of Final Research Achievements

We report a new approach for low temperature ammonia synthesis that uses a stable electron-donating heterogeneous catalyst, cubic CaFH, a solid solution of CaF2 and CaH2 formed at low temperatures. The catalyst produced ammonia from N2 and H2 gases at 50 °C. The catalytic performance can be attributed to the weak ionic bonds between Ca2+ and H－ ions in the solid solution and the facile release of hydrogen atoms from H－ sites.

Free Research Field

触媒化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アンモニアは特に農業用肥料の主材料として、世界で最も生成されている最重要化学物質である。その生成量は年間1.8億トンにも達し、アンモニア生成エネルギーは世界の全消費エネルギーの内の1%を占める。今後懸念される人口増加に伴うアンモニア消費量の増大を考えると、エネルギー消費を抑えた効率的アンモニア合成手法の確立は最重要の課題である。
本研究によって得られたアンモニア合成触媒は、固体触媒としては初めて100℃程度の低温からアンモニア合成を可能とする触媒であり、アンモニア合成に係るエネルギーを大幅に低減する可能性を有している。以上の理由から社会にインパクトを与えるものと考えられる。