Het is algemeen bekend dat de elektrokatalytische stikstof (N ₂ ) reductiereactie (NRR) kan N . omzetten ₂ en H ₂ O in ammoniak (NH ₃ ), een van de meest essentiële chemicaliën in het ecologische systeem. Met duurzame elektriciteit onder milde omstandigheden, het wordt gezien als een veelbelovende strategie om het industriële Haber-Bosch-proces te vervangen. Echter, deze methode is nog ver verwijderd van de praktische toepassing omdat de ontwikkelde NRR-elektrokatalysatoren en het elektrokatalysesysteem een ​​lage NH hebben ₃ opbrengst en stroomrendement.

Onlangs, onderzoekers onder leiding van prof. Zhang Haimin van het Institute of Solid State Physics (ISSP) van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) rapporteerden hun nieuwe bevindingen over een niet-ladend elektrokatalysesysteem, die een weg vrijmaakte voor ambient elektrokatalytische NRR.

In tegenstelling tot eerder onderzoek dat het laden van katalysator op substraat, de onderzoekers verspreidden waterige Ag-nanodots (AgND's) katalysator op elektrolyt en gebruikten metallisch titanium (Ti) gaas als de stroomcollector voor elektrokatalytische NRR.

In dit nieuwe systeem, de waterige AgND's met overvloedige katalytische actieve plaatsen kunnen de opgeloste N . effectief chemisorberen ₂ moleculen in elektrolyt, breng vervolgens onder roeren over naar de Ti mesh-stroomcollector om de H . te accepteren ⁺ /e ^- aanval voor NH ₃ vormen en tegelijkertijd de AgND's regenereren.

"Ons doel is om een ​​niet-ladend elektrokatalysesysteem te bouwen, " zei Li Wenyi, een student die het onderzoek heeft uitgevoerd, "Lab of Laser Fabrication in Liquid of ISSP bood een goed platform. We fabriceerden sterk gedispergeerde AgND's in waterige oplossing met behulp van de laserablatietechniek."

Het team denkt dat het systeem nuttig is om de nadelen van het conventionele elektrokatalyseproces met katalysator te overwinnen.

"We zijn geïnteresseerd om te ontdekken dat de NRR-prestaties verder kunnen worden verbeterd door een eenvoudige wijziging van de metalen Ti-gaasstroomcollector." zei Li Wenyi, "Het maakt optimaal gebruik van de katalytische actieve plaatsen die worden geleverd door Ag-nanodots met sterk belichte (111) vlakken voor N ₂ adsorptie en activering."

In aanvulling, een twee-elektrode geconfigureerde stroom-type elektrochemische reactor werd ook ontworpen en geëvalueerd voor de NRR.

Hun werk biedt een belangrijke leidraad voor het ontwerpen van hoogrenderende elektrokatalysatoren en elektrokatalysesystemen voor NH . in de omgeving ₃ elektrosynthese.