Illustrazione schematica di a. il processo di elettrocatalisi NRR senza carico e b. il tradizionale processo di elettrocatalisi con caricamento del catalizzatore. Attestazione:LI Wenyi
È comunemente noto che l'azoto elettrocatalitico (N 2 ) la reazione di riduzione (NRR) può convertire N 2 e H 2 O in ammoniaca (NH 3 ), una delle sostanze chimiche più essenziali nel sistema ecologico. Con elettricità rinnovabile in condizioni miti, è previsto come una strategia promettente per sostituire il processo industriale Haber-Bosch. Però, questo metodo è ancora lontano dall'applicazione pratica perché gli elettrocatalizzatori NRR sviluppati e il sistema di elettrocatalisi possiedono un basso NH 3 rendimento ed efficienza attuale.
Recentemente, i ricercatori guidati dal Prof. Zhang Haimin dell'Istituto di fisica dello stato solido (ISSP) degli Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) hanno riportato le loro nuove scoperte su un sistema di elettrocatalisi senza carico, che ha aperto la strada alla NRR elettrocatalitica ambientale.
A differenza della ricerca precedente che caricava il catalizzatore sul substrato, i ricercatori hanno disperso il catalizzatore acquoso di nanopunti Ag (AgND) sull'elettrolita e hanno utilizzato una rete metallica in titanio (Ti) come collettore di corrente per NRR elettrocatalitico.
In questo nuovo sistema, gli AgND acquosi con abbondanti siti attivi catalitici possono efficacemente chemisorbire l'N . disciolto 2 molecole in elettrolita, quindi trasferire al collettore di corrente a maglia di Ti sotto agitazione per accettare l'H + /e - attacco per NH 3 formazione e contemporaneamente rigenerare gli AgND.
"Il nostro obiettivo è costruire un sistema di elettrocatalisi senza carico, " disse Li Wenyi, uno studente che ha condotto la ricerca, "Il laboratorio di fabbricazione laser in liquido di ISSP ha offerto una buona piattaforma. Abbiamo fabbricato AgND altamente dispersi in soluzione acquosa utilizzando la tecnica di ablazione laser".
Il team ritiene che il sistema sia utile per superare gli svantaggi del tradizionale processo di elettrocatalisi con caricamento del catalizzatore.
"Siamo interessati a scoprire che le prestazioni dell'NRR possono essere ulteriormente migliorate con una semplice modifica del collettore di corrente a maglia metallica in Ti". disse Li Wenyi, "Sfrutta appieno i siti attivi catalitici forniti da nanopunti Ag con piani (111) altamente esposti per N 2 adsorbimento e attivazione."
Inoltre, anche un reattore elettrochimico del tipo a flusso configurato a due elettrodi è stato progettato e valutato per l'NRR.
Il loro lavoro fornisce una guida significativa sulla progettazione di elettrocatalizzatori ad alta efficienza e sistemi di elettrocatalisi per NH . ambientale 3 elettrosintesi.
