Ammiak sintezida elektroliz usulining ahamiyati

Ammiak sintezida elektroliz usulining ahamiyati
Xokimov Abdulaziz Ergashali o‘g‘li, assistent, Farg‘ona shaxar,
Farg‘ona Politexnika instituti, [e-mail]
Dunyodagi deyarli barcha ammiak ishlab chiqarishda Haber-Bosch jarayoni orqali iflos, bug‘ bilan qayta tiklangan vodorod va katta miqdordagi energiya ishlatiladi. Ammo Avstraliyaning Monash universiteti olimlari elektroliz usuli yordamida yashil ammiak ishlab chiqarishda juda iflos Haber-Bosch jarayonini siqib chiqarishi mumkin bo‘lgan, global issiqxona chiqindilarining deyarli ikki foizini yo‘q qilish potensialiga ega bo‘lgan muhim yutuqni amalga oshirganini da'vo qilmoqda. [1]
Ammiak dunyodagi eng ko‘p ishlab chiqariladigan sanoat kimyoviy moddalaridan biri bo‘lib, zamonaviy sanoat uchun juda muhimdir. Hozirgi vaqtda ammiakning ko‘p qismi qishloq xo‘jaligi o‘g‘itlari sifatida hamda o‘g‘it ishlab chiqarishda xom ashyo bo‘lib ishlatiladi, ammo u plastmassa, tolalar, portlovchi moddalar, farmatsevtika va boshqa sohalarda ham qo‘llaniladi.
Har yili dunyo bo‘ylab 230 million tonnadan ortiq ammiak ishlab chiqarilmoqda va chiqindisiz texnologiyalar ustida izlanishlar davom etmoqda. Ammiak shunchalik ko‘p energiya saqlaydiki, xatto uni yuk tashish va aviatsiya kabi “karbonsizlanish”i qiyin bo‘lgan tarmoqlar uchun yuqori zichlikdagi yashil yoqilg‘i sifatida taklif qilinmoqda.
Bugungi kunda ishlab chiqarilayotgan deyarli barcha ammiak Haber-Bosch sikli yordamida ishlab chiqariladi. Tabiiy metan gazi vodorod ishlab chiqarish uchun ishlatiladi (har 1,1 tonna vodorod uchun olti tonna karbonat angidrid ajralib chiqadi). Keyin bu vodorod ammiak ishlab chiqarish uchun atmosfera azoti bilan reaksiyaga kirishadi; odatda reaksiya uchun zarur issiqlik va bosimni ta'minlash uchun tabiiy gazni ko‘proq yoqiladi.
Ajralib chiqayotgan chiqindi gazlar dunyodagi CO₂ emissiyasining taxminan 1,8 foiziga teng keladi. Bundan tashqari atmosferaga juda ko‘p miqdorda azot oksidining emissiyasi hisobiga yer osti suvlarining ifloslanishi, turli kislota yomg‘irlari sodir bo‘ladi. Yana shuni aytish kerakki, ushbu jarayondagi tabiiy gaz iste’moli, global tabiiy gaz ishlab chiqarishning 3-5 foizini tashkil qiladi. Gaz qazib olish jarayonining o‘zi metan chiqindilarini to‘g‘ridan-to‘g‘ri xavoga chiqaradi va u yerda juda kuchli issiqxona gazlari sifatida salbiy ta’sir etadi. [2]
Qisqacha aytganda, agar biz issiqxona gazlarining “nol” emissiyasiga erishmoqchi bo‘lsak, Haber-Bosch usulidagi ammiak sintezidan voz kechishimiz kerak. Buning uchun xona haroratida boradigan, yuqori samaradorlikga ega bo‘lgan usul – elektrolizdan foydalanishimiz kerak. Natijada tabiiy gazga bo‘lgan ehtiyojdan deyarli voz kechiladi.
Bu jarayon vodorod ishlab chiqarish uchun suv elektrolizatorida sodir bo‘ladigan jarayonga juda o‘xshaydi, farqi shundaki, biz uchun yangi soha bo‘lgan litiy batareyalarni qayta ishlashda hosil bo‘lgan elektrolitlardan foydalaniladi. Natijada erigan azot gazi litiy ioni bilan birikishi natijasida Li₃N hosil bo‘ladi. Elektrolit tarkibida vodorod ionlari yoki protonlarning tashuvchisi ham bo‘lishi kerak hamda biz bu vazifaga fosfoniy ionini olishimiz mumkin.
Vodorod ionlari katodga kelganda, ular har bir litiy nitridi molekulasidagi litiy atomlari bilan almashinib NH₃ (ammiak) hosil qiladi. Mahsulot katod yuzasidan chiqariladi va ushlanadi. Fosfoniy ikki elektrod o‘rtasida aylanadi hamda o‘z protonlarini katodga yetkazib beradi. Anodda esa yangi proton bilan to‘ldiriladi. Ushbu jarayondan uzluksiz to‘rt kun mobaynida foydalanish mumkin. [3]
Ushbu tajribadan sanoat miqyosida yoki kichik ishlab chiqarishda foydalanish mumkin. Masalan, tijorat issiqxonasi yoki gidroponikani oz miqdordagi uzluksiz ammiak bilan ta’minlashda qo‘llasa bo‘ladi.
Hozirda bizda ushbu tajribaning narxi qanday bo‘lishi, yurtimiz sharoitida duch kelish mumkin bo‘lgan muammolar haqida to‘liq xulosa bo‘lmagani holda shuni aytishim mumkinki, issiqxona gazlaridan butunlay voz kechilmagan taqdirda ham uni kamaytirishga erishishda ushbu yo‘l orqali ammiak ishlab chiqarish katta ahamiyatga ega.
Foydalanilgan adabiyotlar va resurslar:

1. 
   https://cen.acs.org/environment/green-chemistry/Industrial-ammonia-production-emits-CO2/97/i24
   
2. 
   https://newatlas.com/energy/green-ammonia-phosphonium-production/
   
3. 
   Suryanto B. H. R. et al. Nitrogen reduction to ammonia at high efficiency and rates based on a phosphonium proton shuttle //Science. – 2021. – Т. 372. – №. 6547. – С. 1187-1191.