Plasma-Driven Dual-Membrane System for Intensified Hydrogen Production with Integrated Ammonia Recovery

化学 分解 热分解 化学工程 制氢 流出物 产量(工程) 氨生产 级联 碳纤维 无机化学 选择性 沉积(地质) 化学分解 氢气净化器 渗滤 膜技术 热解 环境化学
作者
Shengyan Meng,Chen Yuxin,Zhaolun Cui,Yang Gu,Hongyan Xiao,Yi Liu,Shijie Yang,Junze Li,Kunpeng Yu,Chen Wang,Wenjing Hu,Hongbo Xie,Xiaoxia Gao,Wei Shao,Gaohong He,Jun Cai,Zhi Liu,Hui Li,Yanhui Yi,Yi Liu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.5c15789
摘要

Ammonia (NH3) is a principal carbon-free hydrogen (H2) carrier, yet its decomposition via conventional thermocatalysis is restricted by kinetically demanding high temperatures. Integrating the reaction with in situ product removal to achieve high decomposition efficiency under mild conditions presents a formidable challenge. Here, we report a plasma-enhanced dual-membrane ammonia decomposition system (PEDMADS) that synergistically couples dielectric barrier discharge (DBD), a highly dispersed atomic layer deposition (ALD)-synthesized Ru/SiO2 catalyst, and an integrated ultrathin Pd membrane (1.8 μm) to enable a high H2 space-time yield of 1567 mmol g-1 h-1 at 400 °C. Furthermore, a downstream cascade of high-performance Silicalite-1 (S-1) membranes achieved energy-efficient NH3 recovery, exhibiting unprecedented NH3/H2 and NH3/N2 separation factors of 686 and 7076 under ambient conditions. Molecular dynamics simulations revealed this selectivity arose from a preferential adsorption-driven molecular sieving mechanism. The five-stage cascade reduced the effluent NH3 concentration from 24.1% to below 4%, achieving 87% removal efficiency. Techno-economic analysis indicated a levelized cost of 0.92 $/kg H2 with a 95.9% carbon footprint reduction compared to the conventional thermal process, thus offering a compelling blueprint for a sustainable ammonia-hydrogen economy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
高级牛马发布了新的文献求助10
刚刚
两棵豆芽菜完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
Rita完成签到,获得积分10
2秒前
领导范儿应助jingutaimi采纳,获得10
2秒前
2秒前
waner0v0发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
淡然的芷荷完成签到 ,获得积分0
5秒前
所所应助dd采纳,获得10
5秒前
5秒前
深情的紫寒完成签到,获得积分10
6秒前
CipherSage应助qianlan采纳,获得10
6秒前
Dzinver发布了新的文献求助10
7秒前
粗暴的心情完成签到,获得积分10
7秒前
菜菜发布了新的文献求助10
7秒前
充电宝应助Richard采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
乐观的豪英完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
FashionBoy应助wyd采纳,获得10
12秒前
12秒前
把月亮留在心里完成签到,获得积分10
12秒前
Owen应助daihq3采纳,获得10
13秒前
13秒前
孝顺的青筠完成签到,获得积分20
13秒前
书羽发布了新的文献求助200
13秒前
Ava应助一心扑在搞学术采纳,获得50
13秒前
15秒前
谨ko发布了新的文献求助10
15秒前
Liyipu发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
Dzinver完成签到,获得积分10
16秒前
科研通AI6.2应助TogawaSakiko采纳,获得10
18秒前
18秒前
jingutaimi发布了新的文献求助10
20秒前
随机科研发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7279454
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8900630
关于积分的说明 18826331
捐赠科研通 6951518
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3207178
关于科研通互助平台的介绍 2377531
邀请新用户注册赠送积分活动 2182205