On estime que la méthode actuelle de production de quelque chose consommer 1 à 2% de l'approvisionnement mondial annuel mondial, cela signifie que nous devons apporter un changement. Le processus Haber-Bosch produit de nombreuses quantités d'ammoniac (NH3) – Un composé chimique précieux qui a un large éventail d'utilisations dans des domaines tels que l'agriculture, la technologie et les produits pharmaceutiques – tout en consommant beaucoup d'énergie.
Une équipe de recherche à l'Université de Tohoku a apporté une contribution significative à une méthode alternative pour convertir les polluants nitrate nocifs dans l'eau en ammoniac, relever à la fois les défis environnementaux et énergétiques.
Leurs résultats sont publiés dans Matériaux fonctionnels avancés.
En utilisant des catalyseurs à double hydroxyde (LDH) en couches de nuge (LDH, l'étude fournit une méthode efficace pour nettoyer l'eau contaminée. Cela signifie une eau plus propre, une pollution réduite et des engrais et des ressources énergétiques plus durables, qui sont directement bénéfiques pour la santé publique, la sécurité alimentaire et la protection du climat.
Le processus Haber-Bosch produit actuellement presque tous les ammoniacs produits industriellement dans le monde, mais il a des inconvénients majeurs. Non seulement il consomme une quantité d'énergie exorbitante, mais le processus libère également les émissions de dioxyde de carbone en tant que sous-produit, ce qui le rend encore plus éprouvant sur l'environnement.
Le nitrate électrocatalytique (non3–) La réaction de réduction (Nitrr) est une option alternative pour produire de l'ammoniac qui existe pendant un certain temps, mais il n'a jamais fait son chemin en raison de sa lente et inefficace. Cependant, les chercheurs de l'Institut avancé de recherche sur les matériaux de l'Université Tohoku (WPI-AIMR) ont trouvé une méthode pour surmonter cela.
« Nous avons créé des nanofeuilles Nife-LDH avec des sites Ni et Cu pour aider à l'électroduction », explique le professeur Hao Li (WPI-AIMR). « Le Nitrr est passé de trop inefficace à considérer, même à une efficacité faradaïque de 94,8%. »
Ils ont utilisé des analyses informatiques et théoriques pour expliquer le mécanisme de cette réaction, qui implique les sites Cu et Ni ajoutés comme étoiles du spectacle.
De plus, ils ont testé un Zn-no3– Batterie utilisant des nanofeuilles Nife-LDH pour démontrer son efficacité réelle. Il a très bien fonctionné, avec une efficacité faradique de 85,8%, un rendement élevé d'ammoniac et une densité de puissance si remarquable qu'elle a surpassé la plupart des rapports précédents (12,4 MW cm−2).
Les prochaines étapes de ce projet se concentreront sur la mise à l'échelle et l'approfondissement de la compréhension mécaniste. Sur le plan pratique, les performances du catalyseur doivent être validées dans de véritables systèmes d'eau contaminés par les nitrates et dans des conditions de réacteur à écoulement continu pour démontrer la faisabilité industrielle.
