Production durable et efficace d'ammoniac et d'acide formique
Un catalyseur à trois composants développé pour l'électrolyse pulsée
Annonces
Une équipe de recherche dirigée par le Dr Dandan Gao du département de chimie de l'Université Johannes-Gutenberg de Mayence (JGU) a mis au point une nouvelle méthode permettant d'obtenir de l'Ammoniac et de l'acide formique de manière durable. L'ammoniac est indispensable dans l'agriculture moderne et, comme l'acide formique, il constitue une matière première importante pour l'industrie. Traditionnellement, il est produit par le procédé Haber-Bosch, qui est extrêmement gourmand en énergie et génère d'importantesémissions de CO2. Il est également possible d'obtenir de l'ammoniac par électrolyse, c'est-à-dire à l'aide de courant électrique, mais il s'agit encore d'un domaine de recherche récent. L'électrolyse offre une alternative durable pour la production, car elle peut être alimentée par de l'électricité verte. "Nous avons maintenant pu atteindre trois points centraux", explique Gao : "Premièrement, nous avons développé un catalyseur à base de cuivre, de nickel et de tungstène qui augmente de manière significative le rendement de l'ammoniac lors de l'électrolyse. Deuxièmement, nous avons pu augmenter encore le rendement en utilisant l'électrolyse pulsée au lieu de l'électrolyse statique. Et troisièmement, nous produisons de l'acide formique comme autre produit au sein du processus électrochimique couplé". L'équipe de Gao et ses collaborateurs Christean Nickel et David Leander Troglauer ont publié cette semaine leur nouvelle méthode dans la prestigieuse revue scientifique Angewandte Chemie.
Un nouveau design de catalyseur
Les chercheurs ont développé ce nouveau type de catalyseur électrique tandem à trois composants pour que la réduction électrochimique habituelle du nitrate en ammoniac se déroule le plus efficacement possible. "Nous avons choisi le cuivre, le nickel et le tungstène pour les raisons suivantes", explique Gao : "Pour produire de l'ammoniac à partir de nitrate, il faut d'abord éliminer l'oxygène du nitrate - catalysé par le cuivre. Ensuite, il faut produire de l'hydrogène, et c'est là que le nickel joue son rôle de catalyseur. L'hydrogène ne doit pas s'échapper dans l'air ou réagir d'une autre manière, mais doit être lié de manière sélective à l'azote : C'est la tâche du tungstène. Comparé aux catalyseurs tandem en cuivre et nickel, qui étaient déjà considérés comme prometteurs, notre catalyseur obtient un rendement d'ammoniac supérieur de plus de 50 pour cent", explique Gao.
Électrolyse pulsée plutôt que statique
L'utilisation de l'électrolyse pulsée au lieu de l'électrolyse statique augmente le rendement de 17 pour cent supplémentaires. La structure est identique dans les deux cas. La seule différence réside dans la tension électrique appliquée aux électrodes. Dans l'électrolyse statique, elle est constante, dans l'électrolyse pulsée, elle alterne constamment entre deux valeurs de tension.
Production supplémentaire d'acide formique
Dans toute électrolyse, il n'y a pas seulement une réaction de réduction à la cathode, mais aussi une réaction d'oxydation à l'anode. "Normalement, il s'agit d'une oxydation de l'eau qui produit de l'oxygène", explique Gao. Mais l'oxygène n'est ni précieux ni demandé par l'industrie. Dans la nouvelle méthode, les chercheurs remplacent donc l'oxydation de l'eau et oxydent à la place le glycérol, un déchet de la production de biodiesel. Ils obtiennent ainsi de l'acide formique, qui est utilisé de diverses manières dans l'industrie, par exemple comme matière première pour des produits chimiques et des médicaments. "De cette manière, nous pouvons obtenir deux produits précieux d'un seul coup : L'ammoniac de la cathode et l'acide formique de l'anode", explique Gao. "Le couplage stratégique des deux réactions souligne le potentiel de la méthode à produire de manière durable des produits chimiques à valeur ajoutée par le biais d'une électrolyse couplée à faible consommation d'énergie".
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 Allemand peut être trouvé ici.
Publication originale
Christean Nickel, David Leander Troglauer, Chia‐Yu Chang, Tiansheng Bai, Tobias Rios‐Studer, Ingo Lieberwirth, Kevin Sowa, Boris Mashtakov, Bahareh Feizi Mohazzab, Lijie Ci, Deping Li, Xiaohang Lin, Bing Joe Hwang, Rongji Liu, Dandan Gao; "Sustainable Ammonia Electrosynthesis Coupled With Glycerol Valorization via an Adaptive Tri‐Component Catalyst"; Angewandte Chemie International Edition, 2026-2
Autres actualités du département science
