Существующие методы требуют пересмотра
Когда текущий метод производства чего-либо потребляет ошеломляющие 1–2% от годового мирового энергопотребления, это означает, что нам нужно внести изменения. Процесс Хабера-Боша производит достаточное количество аммиака (NH₃) — ценного химического соединения, которое находит широкое применение в таких областях, как сельское хозяйство, технологии и фармацевтика, — при этом потребляя много энергии.
Команда исследователей из Тохоку университета предложила альтернативный метод
Исследовательская группа из Тохоку университета внесла значительный вклад в разработку альтернативного метода преобразования вредных нитратных загрязнителей в воде в аммиак, решая как экологические, так и энергетические проблемы.
Их результаты опубликованы
Их выводы [опубликованы](https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202519238) в журнале Advanced Functional Materials.
Эффективный метод очистки загрязнённой воды
Используя слоистые двойные гидроксиды (СДГ) в качестве катализаторов NiCuFe, исследование предлагает эффективный метод очистки загрязнённой воды. Это означает более чистую воду, снижение загрязнения и более устойчивые удобрения и энергетические ресурсы, которые напрямую полезны для здоровья населения, продовольственной безопасности и защиты климата.
Процесс Хабера-Боша имеет значительные недостатки
Хотя процесс Хабера-Боша в настоящее время производит почти весь промышленно производимый аммиак в мире, у него есть серьёзные недостатки. Он не только потребляет огромное количество энергии, но и выделяет выбросы углекислого газа в качестве побочного продукта, что делает его ещё более тяжёлым для окружающей среды.
Электрокаталитическое восстановление нитратов (NitRR)
Электрокаталитическое восстановление нитратов (NitRR) — это альтернативный способ производства аммиака, который существует уже некоторое время, но так и не получил широкого распространения из-за своей медленности и неэффективности. Однако исследователи из Тохоку университета обнаружили способ преодолеть это.
Профессор Хао Ли (WPI-AIMR) объясняет: «Мы создали нанолисты NiCuFe-СДГ с участками Ni и Cu, чтобы помочь с электровосстановлением. Эффективность реакции NitRR выросла с крайне неэффективной до 94,8%».
Они использовали вычислительный и теоретический анализ, чтобы объяснить механизм этой реакции, в которой добавленные участки Cu и Ni играют ключевую роль.
Кроме того, они испытали батарею Zn-NO₃⁻ с использованием нанолистов NiCuFe-СДГ, чтобы продемонстрировать её реальную эффективность. Она показала очень хорошие результаты: эффективность Фарадея составила 85,8%, высокий выход аммиака и плотность мощности, которая оказалась настолько замечательной, что превзошла большинство предыдущих отчётов (12,4 мВт см⁻²).
Следующие шаги проекта
Следующие шаги этого проекта будут сосредоточены на масштабировании и углублении понимания механизмов. С практической точки зрения, производительность катализатора необходимо проверить в реальных системах с загрязнённой нитратами водой и в условиях проточного реактора непрерывного действия, чтобы продемонстрировать промышленную осуществимость.
Предоставлено [Тохоку университетом](https://phys.org/partners/tohoku-university/).