Международная группа учёных впервые обнаружила важную связь между структурой межфазной плёнки твёрдого электролита (SEI) и эффективностью восстановления азота до аммиака с помощью лития — перспективного экологически чистого подхода к производству удобрений.
Используя спектроскопию in situ, команда непосредственно наблюдала за процессом формирования SEI, который ранее был малоизучен. Выяснилось, что соотношение этанола и воды в электролите существенно влияет на эффективность преобразования аммиака.
Это открытие открывает новые возможности для устойчивого производства удобрений за счёт снижения зависимости от ископаемого топлива и выбросов парниковых газов. Исследование опубликовано в журнале Energy & Environmental Science.
Производство аммиака
Аммиак — ключевой компонент удобрений — в настоящее время производится в крупных масштабах на промышленных предприятиях с помощью процесса Габера — Боша. Однако этот процесс требует значительных затрат энергии и в значительной степени зависит от ископаемого топлива, что способствует выбросам CO₂ и глобальному потеплению.
В связи с этим растёт интерес к разработке маломасштабных экологически чистых методов производства аммиака. Реакция восстановления азота с помощью лития, которая находится в центре внимания этого исследования, представляет собой одну из таких перспективных альтернатив.
Прорыв в производстве аммиака
Прорыв, разработанный исследователями из SANNKEN в Университете Осаки и Имперском колледже Лондона, предлагает новую парадигму для проектирования SEI. Подбор состава электролита позволяет создавать SEI с определёнными свойствами, оптимизируя производство аммиака и снижая зависимость от ископаемого топлива. Это может революционизировать производство удобрений, значительно уменьшив его воздействие на окружающую среду.
«Чистый электрохимический синтез аммиака — ключевой процесс для достижения углеродной нейтральности», — объясняет доктор Ю Катаяма из Университета Осаки, ведущий автор исследования. «Наше исследование демонстрирует, что даже незначительные изменения в составе электролита существенно влияют на структуру SEI и эффективность реакции. Это первый шаг к созданию идеальных SEI в качестве участков реакции. Мы стремимся достичь чистого синтеза аммиака, настраивая электролит для формирования SEI, способствующих реакции».
Предоставлено Университетом Осаки.