ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ПОЛУЧЕНИЕ АММИАКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

2
2
1. Способ получения аммиака, включающий подачу N в электролитическую ячейку, содержащую по меньшей мере один источник протонов; обеспечение возможности контакта N с поверхностью катодного электрода в электролитической ячейке, где поверхность катодного электрода содержит каталитическую поверхность, содержащую по меньшей мере один оксид переходного металла; и пропускание тока через указанную электролитическую ячейку, в результате чего азот реагирует с протонами с образованием аммиака.
2. Способ по п. 1, где катализатор содержит один или более оксидов переходных металлов, выбранных из группы, состоящей из оксида титана, оксида хрома, оксида марганца, оксида ниобия, оксида тантала, оксида рутения, оксида родия, оксида платины, оксида осмия, оксида рения и оксида иридия.
3. Способ по п. 2, где катализатор содержит один или более оксидов, выбранных из группы, состоящей из оксида рения, оксида тантала и оксида ниобия.
4. Способ по любому из пп. 1-3, где каталитическая поверхность содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую структуру рутила.
5. Способ по любому из пп. 1-4, где каталитическая поверхность содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую грань (110).
6. Способ по любому из пп. 1-5, где аммиак образуется в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 1,0 В, более предпочтительно менее чем приблизительно минус 0,8 В и еще более предпочтительно менее чем приблизительно минус 0,5 В.
7. Способ по любому из пп. 1-5, где катализатор содержит оксид ниобия, и где аммиак образуется в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 0,5 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 0,4 В до приблизительно минус 0,5 В.
8. Способ по любому из пп. 1-5, где катализатор содержит оксид рения, и где аммиак образуется в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 0,9 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 0,8 В до приблизительно минус 0,9 V.
9. Способ по любому из пп. 1-5, где катализатор содержит оксид тантала, и где аммиак образуется в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 1,1 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 1,0 до приблизительно минус 1,1 В.
2
3
10. Способ по любому из пп. 1-9, где образуется менее 50 % молей H по сравнению с количеством молей образовавшегося NH, предпочтительно менее 20 % и еще более предпочтительно менее 10 %.
11. Способ по любому из пп. 1-10, где указанная электролитическая ячейка содержит один или более водных электролитических растворов.
12. Способ по любому из пп. 1-10, где указанная электролитическая ячейка содержит электролитический раствор, содержащий органический протонный или апротонный растворитель или их смешивающуюся смесь, предпочтительно смешивающийся с водой органический растворитель.
13. Способ по п. 11 или 12, где указанный азот подают в электролитическую ячейку путем барботирования газообразного азота в электролитический раствор, контактирующий с указанной поверхностью катодного электрода.
2
14. Способ по любому из пп. 1-13, где источником протонов при образовании аммиака является расщепление воды на аноде или реакция окисления H на аноде.
15. Способ по любому из пп. 1-14, который осуществляют при температуре от приблизительно минус 10°С до приблизительно 40°С и предпочтительно от приблизительно 0°С до 40°С.
16. Способ по любому из пп. 1-15, который осуществляют при комнатной температуре окружающей среды и атмосферном давлении.
17. Система для генерирования аммиака, содержащая по меньшей мере одну электрохимическую ячейку, содержащую по меньшей мере один катодный электрод, имеющий каталитическую поверхность, где каталитическая поверхность заполнена по меньшей мере одним катализатором, содержащим один или более оксидов переходных металлов.
18. Система по п. 17, где указанные один или более оксидов переходных металлов выбраны из группы, состоящей из оксида титана, оксида хрома, оксида марганца, оксида ниобия, оксида тантала, оксида рутения, оксида родия, оксида платины, оксида осмия, оксида рения и оксида иридия.
19. Система по п. 17 или 18, где по меньшей мере один оксид переходного металла выбран из группы, состоящей из оксида рения, оксида тантала и оксида ниобия.
20. Система по любому из пп. 17-19, где каталитическая поверхность содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую структуру рутила.
21. Система по любому из пп. 17-20, где каталитическая поверхность содержит по меньшей мере одну поверхность, имеющую грань (110).
22. Система по любому из пп. 17-21, где указанная электролитическая ячейка дополнительно содержит один или более электролитических растворов.
23. Система по п. 22, где указанная электролитическая ячейка содержит кислый, нейтральный или щелочной водный раствор.
24.Система по п. 22, где указанная электролитическая ячейка содержит электролитический раствор, содержащий органический протонный или апротонный растворитель или их смешивающуюся смесь, предпочтительно смешивающийся с водой органический растворитель.
25. Система по любому из пп. 17-24, сконструированная для получения аммиака в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 1,0 В, более предпочтительно менее чем приблизительно минус 0,8 В и еще более предпочтительно менее чем приблизительно минус 0,5 В.
26. Система по п. 25, где катализатор содержит оксид ниобия, и где система сконструирована для получения аммиака в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 0,5 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 0,4 В до приблизительно минус 0,5 В.
27. Система по п. 25, где катализатор содержит оксид рения, и где система сконструирована для получения аммиака в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 0,9 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 0,8 В до приблизительно минус 0,9 В.
28. Система по любому из пп. 17-24, где катализатор содержит оксид тантала, и где система сконструирована для получения аммиака в электролитической ячейке при электродном потенциале менее чем приблизительно минус 1,1 В и предпочтительно в диапазоне от приблизительно минус 1,0 В до приблизительно минус 1,1 В.