Un nuovo catalizzatore di ferro aiuta a ridurre preferenzialmente l'ossido nitrico in idrossilammina, aprendo le porte al controllo dell'inquinamento e all'energia pulita. Credito:Gwangju Institute of Science and Technology (GIST)
La nostra dipendenza dai combustibili fossili come fonte di energia primaria ha spinto l'inquinamento atmosferico ai massimi storici, causando diversi problemi ambientali e di salute. Tra i maggiori inquinanti, ossido di azoto (NO X ) l'accumulo può causare gravi malattie respiratorie e squilibrio nel ciclo dell'azoto terrestre. Riducendo NO X l'accumulo è, perciò, una questione di estrema importanza.
Recentemente, la conversione di NO X in prodotti azotati innocui o addirittura utili è emersa come una strategia promettente. Particolarmente interessante per gli scienziati è la riduzione di NO X all'idrossilammina (NH 2 OH), che può essere utilizzato come fonte di energia rinnovabile.
La fase 'make-or-break' che determina la formazione di idrossilammina è la riduzione elettrochimica catalitica dell'ossido nitrico (NO), che può produrre idrossilammina o protossido di azoto (N 2 o), a seconda del pH dell'elettrolita e del potenziale dell'elettrodo. Gli studi dimostrano che la formazione di idrossilammina domina su N 2 Oh formazione, sono necessari elettroliti molto acidi con un pH inferiore a 0. Però, un ambiente così fortemente acido degrada rapidamente il catalizzatore, limitando la reazione. "Lo sviluppo di un nuovo catalizzatore ad alta attività, selettività, e la stabilità è la prossima sfida, " afferma il prof. Chang Hyuck Choi del Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) in Corea, dove si occupa della catalisi delle reazioni elettrochimiche.
In un recente studio pubblicato su Comunicazioni sulla natura , Il prof. Choi e i suoi colleghi dalla Corea e dalla Francia hanno studiato la riduzione di NO in presenza di un nuovo catalizzatore di carbonio drogato con ferro-azoto (Fe-N-C) costituito da FeN isolato X C sì frazioni legate ad un substrato carbonioso. Il catalizzatore è stato scelto per la sua elevata selettività per l'NH 2 Via OH e la sua resistenza a condizioni estremamente acide.
La squadra si è esibita in operando (cioè, durante la reazione) spettroscopia e analisi elettrochimica del catalizzatore per determinare il suo sito catalitico e la dipendenza dal pH di NH 2 produzione OH.
Hanno identificato il sito attivo del catalizzatore come le frazioni ferrose legate al substrato di carbonio dove il tasso di NH 2 La formazione di OH ha mostrato un peculiare aumento con la diminuzione del pH. Il team ha attribuito questa peculiarità a uno stato di ossidazione incerto di NO. Finalmente, hanno raggiunto efficiente (71%) NH 2 Produzione di OH in un prototipo NO-H 2 cella a combustibile, stabilire l'utilità pratica del catalizzatore. Inoltre, hanno scoperto che il catalizzatore mostrava stabilità a lungo termine, non mostra segni di disattivazione anche dopo aver funzionato per oltre 50 ore!
L'approccio non solo riduce gli inquinanti atmosferici nocivi, ma fornisce anche un utile sottoprodotto che può trovare impiego nell'introdurre una società di energia rinnovabile. "Oltre alle applicazioni dell'idrossilammina nell'industria del nylon, può essere utilizzato anche come vettore alternativo di idrogeno. Così, il nuovo catalizzatore non solo aiuterà a ridurre la quantità di NO X inquinanti nella nostra atmosfera, ma anche portarci verso un futuro di energia rinnovabile, " spiega il prof. Choi.
Possiamo respirare facilmente sapendo che i risultati del team ci avvicinano di qualche passo a una società di energia rinnovabile senza inquinamento.
