Illustrazione del processo PEC NRR sull'elettrodo BP. Attestazione:WANG Jiahong
ammoniaca (NH 3 ) è una sostanza chimica importante nell'industria e nell'agricoltura, nonché un vettore energetico emergente con un elevato contenuto di idrogeno.
In alternativa alla sintesi dell'ammoniaca Haber-Bosch ad alta intensità energetica, tecnica fotoelettrochimica (PEC) è stata proposta per produrre ammoniaca da N 2 e H 2 O in atmosfera ambiente. Però, i materiali per elettrodi efficienti e privi di metalli nobili sono ancora la chiave per la sintesi PEC dell'ammoniaca.
Un team di ricerca guidato dal Dr. WANG Jiahong e dal Prof. YU Xuefeng degli Istituti di tecnologia avanzata di Shenzhen (SIAT) dell'Accademia cinese delle scienze ha proposto un elettrodo al fosforo nero (BP) per un'efficiente sintesi artificiale dell'ammoniaca.
L'elettrodo è stato fabbricato mediante assemblaggio strato per strato di nanofogli di BP su un substrato di ossido di indio e stagno (ITO) come catalizzatore bidimensionale privo di metalli per la reazione di riduzione dell'azoto fotoelettrochimico (PEC) (NRR).
Lo studio, intitolato "Sintesi fotoelettrochimica di ammoniaca con fosforo nero, " è stato pubblicato in Materiali funzionali avanzati il 20 aprile.
In questo studio, l'elettrodo BP ha mostrato un'attività PEC NRR altamente efficiente con un tasso di resa dell'ammoniaca di 102,4 μg·h -1 mgcat. -1 , l'efficienza faradaica del 23,3% a -0,4 V e una buona stabilità a lungo termine, che era il migliore tra i catalizzatori non metallici per la sintesi dell'ammoniaca mediante fotocatalisi ed elettrocatalisi.
Inoltre, la superficie favorevole al desorbimento dell'idrogeno, banda piatta rialzata, campo elettrico esterno, e buchi consumati hanno migliorato sinergicamente la produttività dell'ammoniaca.
"BP ha molte caratteristiche adatte alla sintesi dell'ammoniaca, " ha affermato il dott. WANG Jiahong. "È un semiconduttore a banda proibita diretta con elevata mobilità del vettore e assorbimento della luce che copre un'ampia gamma. Il debole assorbimento di idrogeno su BP nudo può anche sopprimere la reazione di evoluzione dell'idrogeno in competizione. La libreria di catalizzatori NRR verrebbe ampliata con l'introduzione di materiale bidimensionale di tipo p".
