is Íslenska en English

Lokaverkefni (Bakkalár)

Háskóli Íslands > Verkfræði- og náttúruvísindasvið > B.S. verkefni - Verkfræði- og náttúruvísindasvið >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/28070

Titill: 
  • Titill er á ensku Electroreduction of N2 to Ammonia at Ambient Conditions on Stepped Surfaces of Mononitrides of Zr, Nb, Cr, and V
  • Rafefnafræðileg afoxun N2 í ammoníak við herbergisaðstæður á þrepi á yfirborðum mónónítríðanna Zr, Nb, Cr og V
Námsstig: 
  • Bakkalár
Efnisorð: 
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    A fast reduction of nitrogen into ammonia at ambient conditions is vital to attain an energy-efficient and environmentally friendly production. Catalysts that are active, selective and stable are needed that can operate at low temperature and ambient pressure. This thesis is a report on the computer calculations for a stepped surface of the metal nitrides CrN, NbN, VN and CrN with the crystal formation of rocksalt(100) using a comprehensive density functional theory based analysis. ZrN is found to be more active towards the hydrogen evolution reaction than the nitrogen reduction reaction while the other three surfaces are more active towards the nitrogen reduction reaction. For the production of ammonia through the Mars-van Krevelen mechanism on the three active catalysts an overpotential of -0.53 eV or less is needed and so decomposition is avoided. The surface stability against poisoning and migration of N from the bulk is also studied. A stepped surface seems to get more easily poisoned than a flat one making the catalyst less active. The migration needs to be researched further to obtain its activation energy. As it stands it seems to be a benefit to avoid having steps on the surfaces of the catalysts for stability reasons as well as the current efficiency being higher.

  • Hröð afoxun niturs í ammóníak við staðalaðstæður er mikilvæg til þess að ná fram orkunýtinni og umhverfisvænni framleiðslu. Þörf er á virkum, sértækum og stöðugum hvata sem er virkur við lágt hitastig og staðalþrýsting. Í þessari rannsóknarritgerð er tekið saman og unnið úr tölvureikningum fyrir yfirborð með þrepi af málmnítríðum CrN, NbN, VN og ZrN sem hafa kristalbygginguna rocksalt(100) og nota þéttnifellafræði (e. density functional theory) greiningu til að reikna orkulægsta yfirborð. ZrN er virkara fyrir vetnismyndun (e. hydrogen evolution reaction) heldur en nitur afoxunarhvarfi (e. nitrogen reduction reaction) á meðan hin yfirborðin eru hinsvegar meira virk fyrir nitur afoxunarhvarfinu. Fyrir framleiðslu ammóníaks með Mars-van Krevelen hvarfgangi á virku yfirborðunum þremur þarf yfirspennu (e. overpotential) upp á -0.53 eV eða minna og því er hægt að forðast niðurbrot á hvatanum. Stöðugleiki yfirborðanna gagnvart mengun (e. poisoning) og flutningi (e. migration) N frá innri lögum hvatans var einnig rannsakað. Yfirborð með þrepi virðast mengast meira en flöt yfirborð, sem veldur því að hvatinn verður minna virkur. Flutningur N-eyðuveilna verður að rannsaka frekar til þess að fá virkjunarorku (e. activation energy) þess. Það lítur út fyrir að best sé að forðast yfirborð með þrepi ef mögulegt er vegna stöðugleika og einnig er straumsnýtni (e. current efficiency) á flötu yfirborði meiri.

Samþykkt: 
  • 12.6.2017
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/28070


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
BMS-ritgerd.pdf556.33 kBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna
New Doc 2017-05-22_3.pdf366.88 kBLokaðurPDF

Athugsemd: Gæti skemmt einkaleyfi.