Une percée électrochimique permet de transformer les déchets de nitrate en carburant ammoniacal
Les interfaces hydrure de cuivre-palladium permettent une synthèse électrochimique très efficace de l'ammoniac
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L'Ammoniac (NH3) est essentiel pour l'agriculture et joue un rôle important dans les systèmes énergétiques sans carbone de la prochaine génération. La synthèse de NH3 renouvelable est un complément ou une alternative au processus Haber-Bosch traditionnel. La réaction électrochimique de réduction des nitrates (NO3-RR) en NH3 offre une voie prometteuse pour la production durable de NH3 et la récupération efficace de l'azote. Cependant, la cinétique lente de la réaction et la réaction concurrente de dégagement d'hydrogène (HER) entravent son efficacité.
Les interfaces hydrure de cuivre-palladium permettent une synthèse électrochimique très efficace de l'ammoniac
DICP
Dans une étude publiée dans Nature Synthesis, une équipe dirigée par le professeur BAO Xinhe de l'Institut de physique chimique de Dalian de l'Académie chinoise des sciences a mis au point un catalyseur bimétallique cuivre-palladium (CuPd), qui a formé de manière dynamique d'abondants sites interfaciaux Cu-PdHx avec une activité catalytique intrinsèque élevée in situ dans des conditions de NO3-RR.
Dans des conditions de fonctionnement NO3-RR, le catalyseur bimétallique CuPd a présenté une activité catalytique intrinsèque élevée, atteignant un taux de production de NH3 de 19,9 mmol h-1 cm-2 avec une densité de courant de 5 A cm-2 à une tension de cellule complète de 2,56 V dans un électrolyseur d'assemblage d'électrodes à membrane (MEA). Il a fait preuve d'une bonne durabilité, conservant une efficacité faradique d'environ 86,8 % à 2 A cm-2 pendant plus de 1 000 heures.
Les chercheurs ont révélé que l'amélioration des performances était attribuée à l'activité intrinsèque supérieure des interfaces Cu-PdHx. La redistribution de l'hydrogène induite par le débordement à l'interface Cu-PdHx a modifié la structure électronique locale des sites actifs, ce qui a optimisé l'adsorption du NO3-, favorisé la désorption du NH3 et fourni une voie de réaction énergétiquement plus favorable pour la synthèse du NH3.
Une démonstration à grande échelle utilisant une pile d'électrolyseurs avec cinq AME de 100 cm2 a permis d'atteindre un taux de production de NH3 de 8,7 mol h-1 à 500 A, et de produire en continu 1,6 mol h-1 de NH3 à 100 A pendant 100 heures, ce qui souligne l'applicabilité industrielle.
Cette étude donne un nouvel aperçu de la relation structure-activité des sites bimétalliques CuPd. Elle fournit également une stratégie efficace pour améliorer l'activité catalytique intrinsèque par la construction in situ d'interfaces bénéfiques, permettant une conversion efficace des nitrates polluants en NH3 à valeur ajoutée.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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