Memanfaatkan energi matahari untuk produksi NH₃ dengan efisiensi tinggi

A teknologi yang memanfaatkan energi matahari untuk menghasilkan amonia (NH₃) telah diungkapkan oleh tim peneliti yang berafiliasi dengan UNIST.

Dipimpin oleh Profesor Sung-Yeon Jang dan Profesor Ji-Wook Jang dari Sekolah Teknik Energi dan Kimia di UNIST, bekerja sama dengan Profesor Thomas F. Jaramillo dari Universitas Stanford, tim ini telah mengembangkan sistem fotoelektroda berbasis perovskit yang ramah lingkungan untuk NH₃ produksi yang telah melampaui standar komersialisasi Departemen Energi AS (DOE) sebanyak 1.7 kali lipat, sehingga mencetak rekor dunia baru dalam efisiensi produksi amonia.

Karya tersebut dipublikasikan di jurnal Katalisis Alam.

Sistem ini beroperasi berdasarkan prinsip reduksi nitrat (NO₃^-) dalam air untuk menghasilkan NH₃ menggunakan energi matahari. Metode ini tidak hanya menawarkan alternatif yang lebih ramah lingkungan dibandingkan proses konvensional Haber-Bosch yang sangat bergantung pada bahan bakar fosil, namun juga membuka peluang sintesis senyawa bernilai tinggi yang digunakan di berbagai industri seperti pupuk, makanan, dan obat-obatan. .

Kunci keberhasilan teknologi ini adalah pengembangan sistem fotoelektroda yang sangat efisien yang menggabungkan sel surya perovskit dengan katalis rutenium (Ru) pada lembaran nano titanat (TiNS). Dengan melindungi material perovskit dengan logam Field dan mengintegrasikannya dengan katalis NH₃ produksi, tim peneliti telah mencapai kinerja dan daya tahan yang tak tertandingi di NH₃ produksi.

Yang perlu diperhatikan adalah penggunaan gliserol sebagai reaktan, yang memungkinkan produksi NH₃ tanpa memerlukan tegangan eksternal. Dengan mengoptimalkan reaksi oksidasi gliserol dengan tegangan yang dihasilkan oleh fotoelektroda, tim telah menunjukkan tingkat produksi amonia maksimum yang luar biasa yaitu 1745 μgNH.₃ cm^-2h^-1, jauh melampaui standar komersialisasi Departemen Energi AS (DOE).

Profesor Ji-Wook Jang berkata, “Melalui penelitian ini, kami telah mendemonstrasikan produksi NO₃^-, sumber utama kontaminasi dalam air, sekaligus mengoksidasi, gliserol, produk sampingan bernilai rendah yang berasal dari biomassa, menghasilkan asam gliserat (GA) bernilai lebih tinggi.

“Teknologi ini memiliki potensi besar untuk produksi bahan bakar ramah lingkungan.”

Profesor Sung-Yeon Jang berkata, “Penelitian kami menunjukkan kemajuan signifikan dalam produksi bahan bakar surya, melampaui standar komersialisasi dan membuka jalan bagi masa depan yang lebih berkelanjutan dalam produksi amonia.”