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アンモニア



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アンモニア
アンモニアの合成
  • ドイツの化学者フリッツ・ハーバーが1909年に発明し、カール・ボッシュが改良し、1912年に独BASF社が量産を始めたアンモニアの大量合成法が「ハーバー・ボッシュ法」。

  • ハーバー法では400℃〜600℃、200〜400気圧が必要。
    原料の水素を天然ガスから取り出すのにたくさんの二酸化炭素を放出する。


普通の温度と圧力でアンモニアをつくる
  • 東京大学の西林仁昭准教授が開発。反応を促す触媒にモリブデンを含む化合物を開発。この触媒と水素を供給する物質などを有機溶媒に混ぜ、窒素を満たした試験管に入れるとアンモニアができた。


水と空気を原料に使う
  • 同志社大学の伊藤靖彦教授が開発。塩化リチウムなどを溶かした溶融塩という液体に空気と水を吹き込んで電気を流す。
  • 空気中の窒素は溶融塩で陰極から電子をもらって結合が切れ、できたイオン水蒸気と反応してアンモニアに変わる






太陽光を集めた熱や地熱を利用して水と空気から合成
  • 東京農工大学の亀山秀雄教授が開発。ヨウ素を水に混ぜて加熱し、二酸化硫黄を投入。さらに900℃まで加熱して窒素を入れるとアンモニアができる。


常温常圧で生成?
  • 2013年、理化学研究所は、アンモニアを常温、常圧で生成できる可能性がある手法を開発。
  • チタンや水素などなからなる化合物から作る。
  • 成果はサイエンス(電子版)に掲載。
  • チタンの化合物と窒素 を1気圧、20℃で反応させる、
  • 窒素分子の結合を切り離し、チタン化合物内にアンモニア合成に必要となる窒素 と水素の結合を形成した。


可視光で窒素から作る
  • 2014年、北海道大学の三沢弘明教授と押切友也助教らは、太陽光が含む可視光を使って窒素ガスからアンモニアを製造する技術を開発した。






微量でも検出
  • 2007年、慶應義塾大学発ベンチャー「SNT」は、悪臭の原因となるアンモニアを吸着し、においを離脱させる薄膜技術を開発。1ppm以下の低濃度でも検出できる。開発した薄膜は、薄い円盤状になったリン酸系のシート(50〜100ナノ)を水に入れてかき混ぜ多孔質構造を作る。リン酸はアンモニアを吸着する特性があり、穴を通じて臭いを逃がすことができる。この薄膜を、一定の周波数で振動する水晶振動子の電極部分に巻き付けるとセンサーができる


熱帯魚
  • 熱帯魚ファンには「ろ過バクテリア」としておなじみの亜硝酸菌や硝酸菌。
    北海道函館市にある門上技術総合研究所の門上所長によると、水温など条件はあるが、家畜糞尿の肥料化や、水産加工の過程で出る排水の浄化に応用できれば、時間と費用の削減が期待できる。
    蒸留水1g当たりアンモニア10mgの割合で作った20gの「汚水」を亜硝酸菌などで浄化する実験をしたところ、無害化までの時間は油を加えることで、72時間から3時間へ縮まった。
    門上所長は汚水に油を加えることで、これらの菌が持つアンモニア分解能力を高める手法を発見し、特許出願している






水素エネルギーを貯蔵・輸送するための物質として注目。
燃料電池・・・水素並み
  • 「2010年、同志社大学の稲葉稔去言うジュと関西電力はアンモニアを燃料に使う個体酸化物型燃料電池(SOFC)の基礎技術を開発した。
    鉄やニッケルなどからなる化合物を触媒に使う。
    一般にSOFCは700℃以上で水素を燃料に運転するが、高温のため部材が劣化しやすい。燃料にアンモニアを使うと触媒に問題があった。


アンモニア発電
  • アンモニアの沸点は3〜4気圧下で約50℃。200℃以下の排熱でも高圧蒸気を作れる。液体から気体への変化の際、潜熱を大量に蓄えつつ膨張する。この膨張力でタービンを回して発電する。
    水を使った蒸気タービン発電機の場合、400℃以上の熱源が無いと安定発電できないが、沸点の低いアンモニアなら100〜200℃の熱源で可能になる。
    2006年、AOCホールディングス傘下の富士石油が千葉県袖ヶ浦市にある精油所で排熱を利用したアンモニア発電を開始したほか、複数の温泉地で温泉を熱源にしたアンモニア発電を計画している。
    2007年2月に決まった2014年度からの新エネ電気利用法では、新たに温泉を熱源にしたアンモニア発電が「新エネ」として認められた。
    アンモニア発電は1980年に米国のカリーナ博士が提唱し、「カリーナサイクル」として知られる。日本では佐賀大学の研究チームが熱交換器などをくふうしてより効率化した「ウエハラサイクル」が確立している


燃料としてのアンモニア
  • 東北大学の小林秀昭教授と産業技術総合研究所のグループは、アンモニアだけを燃料に、ガスタービンを回して発電することに成功。
  • 出力は41.8`hと小さいが、CO2を出さない。






尿素サイクル異常症
  • 治療薬「フェニル酪酸ナトリウム」
  • 尿素サイクル異常症は、アンモニアを尿素に変える代謝経路の遺伝子欠損が原因。
  • 血中アンモニア濃度が上昇、意識障害や呼吸障害が起きる。
  • 出生児の4万6千人の1人が乳幼児期に発症するとされる。
  • フェニル酪酸ナトリウムは体内でフェニル酢酸ナトリウムとなり、窒素を含むグルタミンと結合して尿として排出される。
  • アンモニア生成量を減らし症状を抑える。
  • 2012年、承認申請した。

やけど
  • 2015年、東海大学の関根嘉香教授。
  • やけどを負った患者の体から出るアンモニアガスの濃度を測り、治り具合の判定に役立つ手法を開発。
  • やけどによるキズが塞がる前は、アンモニアガスの濃度が高かったが、塞がった後は検出できないほど下がっていた。



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