_ Cercetătorii propun sinteza electrocatalitică a amoniacului ca metodă mai prietenoasă cu mediul

16:59 2024-03-22 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Cercetătorii propun sinteza amoniacului electrocatalitic ca un Metodă prietenoasă cu mediul

O echipă de cercetători a dezvăluit o alternativă promițătoare la mijloacele convenționale de sinteză a amoniacului, una care este mai ecologică.

Detaliile cercetării lor au fost publicate în Jurnalul de chimia materialelor A la 21 februarie 2024.

Când Fritz Haber și Carl Bosch au inventat un mijloc de a sintetiza amoniacul din azot și hidrogen gazos la începutul secolului al XX-lea, acesta a permis producerea substanței chimice într-un mediu industrial. nivel. Până în prezent, sinteza Haber-Bosch rămâne mijlocul dominant de producere a amoniacului.

Cu toate acestea, metoda are unele dezavantaje de mediu. Este consumatoare de energie și resurse, iar producerea de hidrogen gazos implică adesea gaz natural, care eliberează dioxid de carbon ca produs secundar.

Reacția electrochimică de reducere a azotului (ENRR), în care azotul gazos din aer poate fi convertit în amoniac folosind un curent electric, este văzut ca o alternativă promițătoare și durabilă. Urmărirea de catalizatori ENRR de înaltă performanță și rentabil este totuși o provocare deschisă pentru obținerea producției de amoniac ambiental la scară comercială.

„Am explorat potențialul disulfurilor metalelor de tranziție (TMS2) mai puțin prețioase ca catalizatori. pentru ENRR”, spune Hao Li, profesor asociat la Institutul Avansat de Cercetare a Materialelor (WPI-AIMR) al Universității Tohoku și autor corespondent al lucrării. „Prin o analiză meticuloasă a stărilor de suprafață induse de electrochimie, am descoperit un factor nerecunoscut anterior care contribuie la performanța lor ridicată ENRR: generarea de S-vacanțe.”

Li și colegii săi au început cu un catalizator tipic ENRR TMS2, fier. disulfură (FeS2), unde au observat că în condiții ENRR, S-vacante pot fi generate cu ușurință pe suprafața catalizatorului. Prin simulări computaționale avansate, ei au demonstrat că această generare „in situ” bazată pe electrochimie a S-vacante îmbunătățește semnificativ activitatea ENRR prin promovarea unei adsorbții și activări mai puternice de N–N.

Observațiile experimentale au confirmat descoperirile lor, care au fost de asemenea, în concordanță cu literatura recentă despre ferestrele potențiale ENRR care ating eficiența Faradaică maximă — măsura eficienței unui proces electrochimic în conversia energiei electrice în energie chimică sau invers.

Analiza lor sa extins și la alți catalizatori TMS2 ( SnS2, MoS2, NiS2 și VS2), dezvăluind un fenomen universal de generare „in situ” de S-vacante sub potențialele ENRR.

„Cercetarea noastră subliniază importanța critică a luării în considerare a stărilor de suprafață în proiectarea ENRR. catalizatori”, adaugă Li. „Prin lumină asupra rolului posturilor vacante S, am oferit o foaie de parcurs valoroasă pentru îmbunătățirea performanței ENRR și accelerarea tranziției către producția durabilă de amoniac.”

(Fluierul)