라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스 생산 공정의 화학적 차별
Murobushi Shoko, Nakai Shinnosuke, Kobe Takashi, Takahashi Katsumi
Murobushi Shoko, 기술 인프라 센터, 기술 개발 본부의 수석 조사관, 물리 및 화학 기술 부서
Nakai Shinnosuke, 물리 및 화학 기술 부서, 기술 인프라 센터, 기술 개발 본부
Kobe Takashi, 기술 개발 본부, 물리 및 화학 기술 부서, 기술 인프라 센터, 기술 개발 본부
Takahashi Katsumi, 물리 및 화학 기술 부서, 기술 인프라 센터, 기술 개발 본부
현재 화상을 입었을 때 이산화탄소를 생성하지 않는 암모니아는 기후 변화에 대한 대응으로 차세대 연료로 주목을 받고 있습니다. 이 연료 암모니아를 전파하기 위해 가치 사슬 (제조, 공급 및 활용)을 확립하기 위해 다양한 기술이 개발되고 있습니다. 제조 공정에서 이산화탄소를 생산하지 않는 녹색 암모니아는 환경에 큰 영향을 미치기 때문에 특히 인기가 있습니다. 따라서 화학적으로 녹색 암모니아 및 기타 암모니아를 구별하는 기술은 녹색 암모니아의 환경 적 가치를 보장하고 분포 채널의 투명성을 보장하는 데 기여할 것이며 녹색 암모니아를 퍼뜨리는 데 도움이 될 것입니다. 따라서, 우리는 암모니아 생산 공정에 따라 변하는 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율에 초점을 맞추고 화학 분석 방법이 암모니아 생산 공정의 결정에 적용될 수 있는지 여부를 조사했습니다. 결과적으로, 암모니아의 원료 인 라이브 배팅 사이트 생산 공정의 차이로 인해 동위 원소 비율이 다르다는 것이 확인되었다. 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율 분석 기술을 사용한이 화학적 판별 기술은 이후에 합성 된 암모니아에 적용될 수있을 것으로 예상되었다. 이 기사는 기술의 개요 및 분석 결과를 포함하여 이니셔티브의 상황을 설명합니다.
조합시 이산화탄소를 방출하지 않는 암모니아는 기후 변화를 해결하기위한 미래의 연료로 많은 관심을 끌고 있습니다. 연료로서 암모니아의 광범위한 수용을 용이하게하고 공급 네트워크 및 활용 기술을 포함하여 포괄적 인 암모니아 가치 사슬을 구성하기 위해 다양한 기술 혁신이 진행됩니다. 생산 공정 동안 이산화탄소 방출이 없음을 특징으로하는 녹색 암모니아는 환경 친화적 인 옵션을 나타냅니다. 녹색 암모니아의 사용을 촉진하려면 다른 유형의 암모니아에서 효과적으로 식별하고 진정성을 보장 할 수있는 기술적 인 솔루션이 필요합니다. 즉, 우리는 암모니아 합성 지점까지 제조 공정의 영향을받는 매개 변수 인 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율에 중점을 둔 화학적 검증 방법을 조사했습니다. 이 논문에서는이 기술 이니셔티브의 개요와 현재 진행 상황을 제공합니다.
1. 소개
IHI 그룹은 기후 변화가 중요한 문제로 다양한 기술을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 연소 동안 이산화탄소 (CO2)를 방출하지 않는 암모니아 (NH3)는 차세대 연료로 주목을 받고 있습니다. 암모니아를 연료로 대중화하려면 암모니아의 생산, 운송, 저장 및 사용을 포함하여 일련의 가치 사슬을 구축해야하며,이를 달성하기 위해 다양한 기술이 개발되고 있습니다. 암모니아는 라이브 배팅 사이트 (H2) 및 질소 (N2)를 원료로 사용하여 합성됩니다. 원료 인 라이브 배팅 사이트는 종종 제조 공정 동안 CO2를 방출하는 증기 개혁 방법 (개혁) 또는 CO2를 방출하지 않는 물 전기 분해 방법 (전기 분해)을 사용하여 산업적으로 제조됩니다. 재생 에너지를 전원으로 사용하는 수질 전기 분해에서 유래 한 라이브 배팅 사이트를 녹색 라이브 배팅 사이트라고하며 녹색 라이브 배팅 사이트를 원료로 사용하는 암모니아를 녹색 암모니아라고합니다. 녹색 라이브 배팅 사이트와 녹색 암모니아는 매우 환경 친화적이며 광범위한 사용에 바람직합니다. 따라서 화학적으로 녹색 암모니아 및 기타 암모니아를 구별하는 기술은 녹색 암모니아의 환경 적 가치를 보장하고 분포 채널의 투명성을 보장하여 녹색 암모니아를 퍼뜨리는 데 도움이 될 수 있습니다. 라이브 배팅 사이트 및 암모니아의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율은 제조 공정의 영향 하에서 변화합니다. 동위 원소 비율에 대한 화학적 분석 방법이 라이브 배팅 사이트 가스의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율 분석에 사용되지만, 현재 상황은 제조 공정의 결정 및 암모니아 가스가 분석되는 경우에이를 적용하는 것으로 확인되지 않았다. 따라서, 우리는 이제 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율 분석으로 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 생산 공정을 구별 할 수 있는지 여부를 조사했습니다.
이 논문은 먼저 주요 라이브 배팅 사이트와 암모니아의 생산 과정 및 환경 가치 보증에 관한 사회적 트렌드를 소개합니다. 다음으로, 우리는 개발중인 화학 분석과 이니셔티브 상태를 사용하여 제조 공정 차별 기술의 개요를 설명 할 것입니다.
2. 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스 제조 공정 및 환경 가치 보증
2.1 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스 생산 공정 및 환경 특성
라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스 생산 공정 및 환경 특성에 따른 색상 분류그림 1에 표시됩니다. 제조 공정과 환경 특성의 차이에 따라 제품은 대략 다음 세 가지 색상으로 분류됩니다.
- (1)회색 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 :
- 증기 개질 천연 가스 및 석탄 및 암모니아에 의해 합성 된 라이브 배팅 사이트
- (2)푸른 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 :
- 회색 라이브 배팅 사이트 및 암모니아와 유사한 제조 공정이지만 생산 중에 방출되는 CO2를 회복, 저장 또는 효과적으로 활용합니다
- (3)녹색 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 :
- 재생 에너지를 전원으로 사용하여 수질 전기 분해에서 유래 한 라이브 배팅 사이트 및 원료로 사용하는 암모니아
각 색상 분류의 암모니아 생산 공정에서 직접 방출되는 CO2 배출 및 제조 비용표 1에 표시됩니다. 1MW · h의 발전량으로 녹색 암모니아를 생산하는 과정에서 CO2 배출량은 0 kg-Co2/MW · h입니다. 이것은 청색 및 회색 암모니아의 CO2 배출에 비해 명확한 환경 영향을 미친다 고 말할 수 있습니다. 다른 한편으로, 녹색 암모니아의 생산 비용은 회색 암모니아의 생산 비용보다 3 ~ 4 배 높으며, 녹색 암모니아를 전파하기 위해서는 다른 암모니아와의 보조금 및 기타 보조금과 같은 녹색 암모니아의 가치를 구별해야한다고 생각됩니다.
2.2 환경 가치 보증에 관한 사회적 동향
유럽에서는 화학적 증거와 기술적 지식에 기초한 재료의 환경 적 가치에 대한 증거를 요구하는 녹색 청구에 대한 지침( 4 )유럽위원회의 조사에 따르면 EU의 환경 항소 제품의 절반 이상이 근거없는 콘텐츠를 인용 했으므로 물질없이 환경 항소를 예방하는 것을 목표로하는 초안 지침( 5 ).
또한, 환경 친화적 인 바이오 매스 유래 원료 및 탄소 가격을 사용하여 제품의 우선 순위 사용으로 인해, 비오스 (Fossil-Derived Materials)가 더 활성화되고 있음을 나타내는 기술 (이는 더 활성화되고 있음을 나타냅니다).( 6 )．
이런 식으로, 제품의 환경 가치를 보장하는 기술의 필요성과 중요성이 증가하고 있습니다.
3. 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스 생산 공정의 화학적 차별
3.1 제조 공정을 구별하는 화학 분석 방법
제조 공정의 차이를 명확히하기위한 화학 분석 방법을 설명합니다. 지질학, 환경 및 식품 및 식품 및 기후 변화의 분야에서, 연령 및 기후 변화는 추정되며 원산지 위치는 화합물의 동위 원소 비율 분석에 의해 결정됩니다. 따라서, 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스의 생산 공정을 결정하기 위해, 우리는 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율 분석이 적용되는지 여부를 조사하기로 결정했다. 동위 원소는 핵에서 동일한 수의 양성자를 갖지만 상이한 중성자 수를 갖는 것을 말하며 방사선을 붕괴시키지 않는 동위 원소를 안정적인 동위 원소라고합니다. 라이브 배팅 사이트의 안정적인 동위 원소의 개략도그림 2에 표시됩니다. 동일한 요소의 동위 원소는 거의 동일한 화학적 특성을 가지지 만, 요소를 구성하는 중성자의 수는 다르고 질량의 수는 다릅니다. 간단히 말해서, 작은 질량 수를 가진 동위 원소는 움직이고 반응 할 가능성이 높습니다 (원자들 사이의 결합은 파손 가능성이 높습니다). 반면에, 질량 수가 많은 동위 원소는 움직이기가 어렵고 반응은 진행하기가 어렵다. 보다 구체적으로, 더 큰 동위 원소 요소를 함유하는 분자는 분자의 동역학 에너지 사이의 원 자간 결합에 관여하는 진동 에너지가 낮아서 작은 질량 수를 가진 동위 원소 요소만을 구성하는 분자보다 원자가 (반응)를 해리하기가 어렵다. 이것을 동위 원소 효과라고하며,이 차이는 반응 온도가 낮은 곳에서 더욱 두드러집니다. 따라서, 제조 공정에서 반응 온도 조건의 차이는 생산 된 화합물에서 원소의 동위 원소 비율의 차이를 초래한다. 반응 온도가 낮은 제조 공정에서, 질량으로 인한 움직임의 차이가 나타나는 경향이 있으며, 반응 전후의 동위 원소 비율의 차이와 변화가 큽니다. 변화의 정도는 화합물이 통과하는 과정에 따라 다르며 일반적으로 동위 원소 분리 계수 α로 표현된다.
3.2 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율 분석
라이브 배팅 사이트는 안정적인 동위 원소, 라이브 배팅 사이트입니다1H (H) 및 중라이브 배팅 사이트2h (d) 존재합니다. 중라이브 배팅 사이트 대 라이브 배팅 사이트의 자연 풍부 비율은 일반적으로 0.015%로 매우 작습니다. 샘플의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 풍부 비율을 설명 할 때, 표준 재료의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율로부터의 편차가 사용된다. 라이브 배팅 사이트/중라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율에 대한 표준으로 사용되는 표준 재료는 표준 해수 (VSmow, d/h = 155.76 ± 0.1 ppm)로 정의됩니다.( 8 ). 본질적으로 샘플의 동위 원소 비율을 나타내는 양은 ΔD로 표현되며 다음과 같이 정의됩니다.
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다시 말해, vSmow의 동위 원소 비율과 관련하여 샘플의 동위 원소 비율 변화의 양을 참조로 보여줍니다. 일반적 으로이 동위 원소 비율의 변화량은 매우 작 으므로이 값은 수천 분수 단위 (‰)로 표현됩니다. 또한, 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율 분석의 경우, 동위 원소 비율 질량 분석법 (IRMS)이 사용된다.그림 3| 분석기의 전면 단계에 가스 크로마토 그래피 (GC)가있는 IRMS 장치의 요약 다이어그램을 보여줍니다. 이 IRMS 장치 구성에서 먼저 GC를 사용하여 NH를 사용하십시오.3H 가스에 소량으로 포함 됨2O와 공기에서 분리 된 다음 열분해 용광로에서 H2로 분해됩니다. 시간2로 분해됩니다 중라이브 배팅 사이트의 존재 유무에 따라 IRM에 들어가고 변경2의 질량으로 분리됩니다 샘플 가스에서 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율로 측정된다.
라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스의 분석 샘플은 다음 제조 공정에서 유래 한 샘플입니다. 라이브 배팅 사이트 가스로서, 염 전기 분해로부터 유래 된 라이브 배팅 사이트 가스는 전기 분해 유래 라이브 배팅 사이트 가스로 사용되었고, LNG로부터 유래 된 라이브 배팅 사이트 가스는 개혁 된 라이브 배팅 사이트 가스로 사용되었다. 암모니아 가스는 원료로 개혁 된 라이브 배팅 사이트 가스로 만들어졌습니다.
3.3 다른 제조 공정에서 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율
다른 제조 공정의 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스에 대한 IRM에 의한 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율 분석그림 4에 표시됩니다.
라이브 배팅 사이트 가스 분석의 결과로, 개질 된 라이브 배팅 사이트 가스의 ΔD 값은 전기 분해로부터 유래 된 라이브 배팅 사이트 가스의 값보다 상당히 높았다. 이것은 다른 제조 공정에서 라이브 배팅 사이트 가스 사이의 분석 값에 분명한 차이가 있음을 확인했다. 전해 라이브 배팅 사이트 가스의 ΔD 값과 개혁 된 라이브 배팅 사이트 가스의 ΔD 값 사이에는 차이가 있지만 이는 반응 온도의 차이로 인한 것으로 생각된다. 라이브 배팅 사이트 생산 동안의 반응 온도는 염 전기 분해의 경우 100 ℃ 미만이지만, 증기 개질 LNG가있을 때 온도는 700 ℃ 이상 높다. 반응 온도 조건이 다르기 때문에3. 1 절에 언급 된 바와 같이, 반응 진행의 용이성의 차이가 발생했으며, 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율의 차이가 추정되었으며, 현재 분석은 또한 제조 방법의 차이로 인한 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율의 차이를 실험적으로 밝혀냈다.
암모니아 가스의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 분석그림 4에 표시됩니다. 암모니아 가스는 일반적으로 원료로 사용되는 라이브 배팅 사이트 가스 및 질소 가스를 사용하여 합성되며, HB (Hber-Bosch) 방법에 의해 산업적으로 합성됩니다. HB 방법에서, 생성 된 가스로부터 분리 된 미지의 라이브 배팅 사이트 가스는 반응기로 다시 반환되어 암모니아 가스를 형성한다. 따라서, 암모니아 가스의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율은 원료 인 라이브 배팅 사이트 가스의 동위 원소 비율과 동일 할 것으로 예상된다. 이번에는 개질 된 라이브 배팅 사이트 가스로 만들어진 암모니아 가스의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율이 개질 된 라이브 배팅 사이트 가스의 라이브 배팅 사이트 동위 원소가 개질 된 라이브 배팅 사이트 가스와 가깝다는 것을 확인했다. 한편, 전해 라이브 배팅 사이트 가스를 사용하여 산업적으로 합성 된 암모니아 가스는 증가하고 있으며 얻기가 어렵다. 따라서, 개혁 된 암모니아 가스와 동일한 조건 하에서 합성 된 전해 유래 암모니아 가스의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율은 얻지 못했다. 그러나, 위에서 언급 한 바와 같이, 암모니아의 산업 합성 방법의 특성 및 암모니아에 대한 라이브 배팅 사이트의 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율의 결과로부터, 개혁 된 암모니아 가스의 현상과 동일한 현상과 동일한 라이브 배팅 사이트 동위 원소 비율이 전기 분해성으로 수득 될 수있을 것으로 예상된다.
4. 결론
이번에는 동위 원소 비율 분석이 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스의 생산 공정을 구별하기위한 화학 분석 방법으로 도입되었습니다. 이 분석 방법을 사용하여 전기 분해 또는 개혁 또는 제조 공정을 통해 라이브 배팅 사이트 또는 암모니아 가스가 생산되는지 여부를 결정할 수있었습니다. 반면, 전기 분해 및 개혁에 의한 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스 제조를위한 새로운 방법도 개발되고있다. 따라서 암모니아 가치 사슬을 구축하려면이 차별 기술을 이러한 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스에 적용 할 수 있는지 여부를 고려해야합니다.
우리는 녹색 라이브 배팅 사이트 및 암모니아 가스를 포함한 환경 적으로 귀중한 제품에 대한 보증 기술의 확립을 계속 고려할 것입니다.
- - 사과 -
- 이 기술을 검토 한 결과, 우리는 Tohoku University 농업 화학 대학원 생화학과 코지마 소리치 조교수로부터 조언을 받았습니다. 또한 IHI 동창회 Ayabe Osamu는 동위 원소에 대한 기술적 지침을 제공했습니다. 여기서 감사를 표현하고 싶습니다.
참조
(1) Muraki Shigeru : 문서 5 문서 5 청정 연료 암모니아의 정의, 제 6 차 일반 자원 및 에너지 연구위원회, 에너지 절약 및 새로운 에너지 소위원 라이브 배팅 사이트 정책 소위원 자원 및 연료 소위원회의 공동위원회 공동 회의, 11 월 16 일, 2022
(2) Kamiyama Keita, Hirose Satoshi : 전통적인 암모니아 및 블루 암모니아, 녹색 암모니아, 화학 공학, Vol. 86, No. 12, 2022, pp. 609-612
(3) Mitsui Sumitomo Trust Bank : 암모니아 발전이 탄소가없는 사회에서 새로운 트렌드가 될 것인가? 월간 연구 보고서, 2022 년 9 월호, No. 125, pp. 19-24
(4) 유럽위원회 : 유럽 의회와 명시 적 환경 주장의 실증 및 의사 소통에 관한위원회의 지시 제안 (Green Claims Directive),https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A52023PC0166&qid=1730166571039, (참조 2024. 10. 29)
(5) 비즈니스 뉴스 - Jetro의 해외 뉴스 : 유럽위원회는 환경에 대한 항소를 위해 과학적 증거와 외부 검증을 요구하는 법안을 발표합니다.JP, (참조 2024.8. 29)
(6) 산업 경쟁력 토론 그룹 Cocn : 탄소 비 화석 인증 및 추적 성 설립, 산업 경쟁력 토론 그룹 2023 프로젝트 중간 보고서, 2023 년 10 월 5 일
(7) Tayasu Ichiro, Shin Kigai 및 Takano Shinya에 의해 편집 됨 : 3 장, 동위 원소는 무엇입니까? , 동위 원소의 동위 원소 비율, Tayasu Ichiro, 동위 원소 환경 과학의 세계 : 2022 판, 2022 년 3 월 31 일, pp. 49-50
(8) 국제 원자력 에너지 기관 (IAEA) : 가벼운 요소의 안정적인 동위 원소에 대한 참조 및 비교 자료, 비엔나에서 개최 된 컨설턴트 회의 절차, 1993 년 12 월 1-3 일, IAEA-TECDOC-825, 1995 년 9 월, 16-18
(9) Rikiishi Yoshito, Oba Yasuhiro : 가스 크로마토 그래프 ⁄ 동위 원소 비율 질량 분석기를 사용한 분자 수준 안정 동위 원소 비율 분석, 유기 지구 화학 연구, vol. 23.24, 2008, pp. 99-122