[發明專利]氨合成方法和系統

有效

• 申請號: 201780054587.6
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN109790041B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: B·C·寇隆;劉翀;D·G·諾賽拉;P·A·斯爾沃
• 申請（專利權）人: 哈佛學院院長及董事
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04;C01C1/08;C12P3/00;C12P13/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 鄒智弘

描述了用于生產氨的系統和方法。在一個實施方案中，將氫氣、二氧化碳和氮氣溶于溶液中。還將谷氨酰胺合成酶抑制劑和自養固氮細菌置于溶液中。

政府許可權利

本發明是在政府支持下完成的，所述政府支持基于由海軍研究多學科大學研究計劃署(the Office of Naval Research Multidisciplinary University ResearchInitiative)授予的資助號N00014-11-1-0725和由空軍科學研究辦公室(The Air ForceOffice of Scientific Research)授予的資助號FA9550-09-1-0689。政府對本發明享有一定的權利。

技術領域

所公開的實施方案涉及氨合成。

背景技術

由于其使用和大規模農業，將N₂還原為NH₃在維持全球地球化學氮循環和人口的可持續性至關重要。生產工業規模的量的NH₃的最常用方法是工業Haber-Bosch法。Haber-Bosch法是高效的并且是可擴展的。然而，該方法消耗大量的作為原料的天然氣，在高的溫度和壓力運行，并且依賴集中生產和隨后運輸用于NH₃分配。

發明內容

在一個實施方案中，用于生產氨的方法包括：將氫氣溶于溶液中；將二氧化碳溶于溶液中；將氮氣溶于溶液中；將谷氨酰胺合成酶抑制劑置于溶液中；和將自養固氮細菌置于溶液中。

在另一實施方案中，用于生產氨的系統包括具有容納在其中的溶液的反應器腔室。溶液包括溶解的氫氣、溶解的二氧化碳、溶解的氮氣、谷氨酰胺合成酶抑制劑和自養固氮細菌。

應當意識到的是，可以以任意合適的組合布置前述概念和在下文討論的另外的概念，因為本公開內容在此方面不受限制。另外，當與附圖結合進行考慮時，本公開內容的其它有利之處和新的特征將會由各個非限制性實施方案的以下詳細描述而變得顯而易見。

附圖說明

并不旨在按比例繪制附圖。在圖中，在各個圖中圖示的每個相同或幾乎相同的組成部分可以用同樣的數字表示。出于清楚性的目的，并非每個組成部分都可以在每個圖中進行標記。在圖中：

圖1是在環境條件下在反應器之內的分布式氨合成的示意圖；

圖2是使用CoPi|Co-P|自養黃桿菌(X.autotrophicus)催化劑體系N₂還原的圖，其具有針對時間制圖的OD₆₀₀，通過的電荷量，總氮含量濃度(N_總)和可溶性氮含量(N_可溶)；

圖3是在不同條件下N_總和OD₆₀₀的改變的圖；

圖4是Co-P HER陰極在自養黃桿菌培養基中的線性掃描循環伏安法(線，10mV/sec)和計時電流法(循環，30min平均)的圖，iR修正；

圖5是在細胞外培養基中的NH₃生產的示意圖；和

圖6是針對時間制圖的OD₆₀₀、經過的電荷的量、總氮含量濃度(N_總)和NH₃/NH₄⁺細胞外含量(NH₃)的圖。

具體實施方式