一组研究人员佛罗里达中央大学和弗吉尼亚理工大学出版的关键观察电化学合成的氨,扩大可持续肥料研究,从而协助全球食品安全的努力。
虽然有很多研究工作在电化学氨生产、底层机制尚未被更好的理解。图片来源:Adobe股票
氨、氮和氢化合物,是一个关键的组件在许多肥料用于农业。然而,它的主要制造方法,Haber-Bosch方法,能源和燃料密集型的,消耗3%到5%的全球天然气产量占全球1%以上的碳排放量。
研究人员发现的最有效的方法生产氨通过更可持续生产method-electrochemically-by使用金属钌作为催化剂。据调查,该方法生产可以更可持续的电力来自可再生能源,如太阳能或风能,用于电化学合成。
研究结果最近发表在《华尔街日报》ACS能源字母。
虽然有许多研究工作在电化学氨生产,研究人员指出,底层机制仍知之甚少。
然而,根据研究的合著者Xiaofeng冯,佛罗里达大学的物理系教授,这个新的反应机理的研究有助于提供更好的图像。
结果深入研究工作可以提供重要的指导如何设计更高效的催化剂对可持续生产氨。
现任冯教授和这项研究的合作者,佛罗里达中央大学物理系
他们是如何工作的
钌是其中最活跃的催化剂氮还原反应,产生氨氮与氢结合的水分子。
调查人员能够控制合成纳米材料在原子尺度使用原子层沉积,让他们测试钌纳米粒子大小从2到8海里。亚博网站下载yabo214
原子分层钌催化结构时,科学家发现,具体安排的钌表面atoms-known D5一步网站最活跃的站点为电化学氮还原反应。
D5一步网站与其他网站不同,有“完美的平衡,”支持的形成N2H中间虽然不是中毒或无法允许新分子吸附和反应,据科学家。
钌纳米颗粒直径4海里被发现有最yabo214好的氮还原反应的催化性能。活动达到4海里然后下降5倍的粒度是翻了一倍,表明在催化钌颗粒大小的重要性。
过去的研究人员提高效率的氨电解生产辅助当前的研究通过提供机械的理解和研究方法。
合作研究
这项新研究的结果是一个三个研究小组之间的合作。
风和他的学生调查了钌作为电化学催化剂氨的生产样品。研究的合著者Parag Banerjee教授在佛罗里达大学的材料科学与工程系,和他的学生集中在钌的精确合成金属纳米颗粒。亚博网站下载yabo214亚博老虎机网登录
此外,Hongliang鑫,弗吉尼亚理工大学教授和他的学生模型和识别进行了计算研究原子结构负责最佳的催化性能。
根据冯,研究人员打算合作进一步发展更复杂,有效使用原子层沉积材料可持续氨生产。亚博网站下载
此外,催化剂材料将用于先进电解槽设备提高收益率和电驱亚博网站下载动的氨生产的有效性。
期刊引用:
胡、L。等。(2022)氨电合成的钌活性区域的识别。ACS能源字母。doi.org/10.1021/acsenergylett.2c02175。
来源:https://www.ucf.edu