Electrosíntesis de flujo continuo de amoníaco por reducción de nitrógeno y oxidación de hidrógeno

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• El amoníaco es vital para los fertilizantes, los productos farmacéuticos y los productos químicos finos.
• El amoníaco es un combustible libre de carbono prometedor.
• La síntesis electroquímica de amoníaco a través de la reducción de nitrógeno mediada por litio ofrece una síntesis en condiciones ambientales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un electrolizador de flujo continuo para una síntesis electroquímica eficiente de amoníaco.
• Investigar la estabilidad del catalizador y la descomposición del electrolito durante la reducción del nitrógeno junto con la oxidación del hidrógeno.
• Optimizar las condiciones de funcionamiento para la producción de amoníaco.

Principales métodos:

• Se utilizó un electrolizador de flujo continuo con electrodos de difusión de gas de 25 cm2.
• Catalizadores de platino y aleación de platino y oro para la oxidación de hidrógeno en un electrolito orgánico.
• Reducción acoplada de nitrógeno con oxidación de hidrógeno.
• Condiciones de funcionamiento optimizadas, incluida la presión y la densidad de corriente.

Principales resultados:

• Los catalizadores de platino mostraron inestabilidad en el electrolito orgánico.
• Un catalizador de aleación de platino y oro mejoró el potencial del ánodo y evitó la descomposición del electrolito.
• Se obtiene una eficiencia faradaica de 61 ± 1% para la producción de amoníaco.
• Se obtiene una eficiencia energética del 13 ± 1% con una densidad de corriente de -6 mA/cm2 y una presión de 1 bar.

Conclusiones:

• El desarrollado electrolizador de flujo continuo con un catalizador de aleación de platino y oro es eficaz para la síntesis de amoníaco.
• La aleación platino-oro ofrece una mayor estabilidad y eficiencia en comparación con el platino.
• Este método presenta una vía viable para la producción sostenible de amoníaco.