Cesta k čistší a levnější výrobě amoniaku

Amoniak (NH₃) je chemická látka, která se po celém světě používá k různým účelům – při výrobě hnojiv, pesticidů, plastů či textilu nebo také při čištění vody. Její získávání ale výrazně zatěžuje životní prostředí. Předpokládá se, že běžný postup pro syntézu amoniaku (Haberova–Boschova syntéza) tvoří zhruba 2 % světové spotřeby energie a 1,5 % celkových emisí CO₂. Řešením tohoto problému by mohla být metoda PEC NRR (photoelectrochemical nitrogen reduction reaction), kterou se nyní vědci snaží zdokonalit např. změnou použitých fotokatod nebo elektrolytu.

Jako slibná cesta se jeví reakce s využitím lithia (Li-mediated PEC NRR), která nepotřebuje tolik energie. Zatím není příliš prozkoumána a k dalšímu pokroku chybí základní porozumění jejímu katalytickému mechanismu. Výzkumná skupina testovala použití fotokatod s křemíkovým základem v roztoku chloristanu lithného a propylenkarbonátu. Výsledkem byl vysoký zisk amoniaku a vysoká proudová účinnost.

Skupina zároveň analyzovala stavbu fotokatod a prozkoumala chemické změny a změny elektronové struktury jejich povrchu. Poprvé tak vznikl detailní popis celého procesu, který může posloužit jako základ pro další výzkum s výhledem na rychlejší, účinnější, levnější a ekologicky udržitelnější syntézu amoniaku.

Photoelectrochemical N₂-to-NH₃ Fixation with High Efficiency and Rates via Optimized Si-Based System at Positive Potential versus Li^0/+
Zhang X., Lyu Y., Zhou H., Zheng J., Huang A., Ding J., Xie C., De Marco R., Tsud N., Kalinovych V., Jiang S.P., Dai L., Wang S., Advanced Materials, 2023.

podle tiskové zprávy CERIC-ERIC