A technologie dat zonne-energie benut om hoogrenderende ammoniak (NH3) is onthuld door een onderzoeksteam aangesloten bij UNIST.
Onder leiding van professor Sung-Yeon Jang en professor Ji-Wook Jang van de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST, in samenwerking met professor Thomas F. Jaramillo van Stanford University, heeft het team een milieuvriendelijk, op perovskiet gebaseerd foto-elektrodesysteem ontwikkeld voor NH3 productie die de commercialiseringsnorm van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) maar liefst 1.7 keer heeft overtroffen, waarmee een nieuw wereldrecord is gevestigd op het gebied van de efficiëntie van de ammoniakproductie.
Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Katalyse.
Het systeem werkt volgens het principe van het verminderen van nitraat (NO3-) in water om NH te produceren3 gebruik van zonne-energie. Deze methode biedt niet alleen een milieuvriendelijker alternatief voor het conventionele Haber-Bosch-proces, dat sterk afhankelijk is van fossiele brandstoffen, maar opent ook mogelijkheden voor de synthese van hoogwaardige verbindingen die in verschillende industrieën worden gebruikt, zoals meststoffen, voedsel en farmaceutische producten. .
De sleutel tot het succes van deze technologie is de ontwikkeling van een zeer efficiënt foto-elektrodesysteem dat perovskiet-zonnecellen combineert met een ruthenium (Ru)-katalysator op titanaat-nanoplaten (TiNS). Door het perovskietmateriaal te beschermen met Field's metaal en te integreren met de katalysator voor NH3 productie heeft het onderzoeksteam ongeëvenaarde prestaties en duurzaamheid bereikt in NH3 productie.
Opmerkelijk is het gebruik van glycerol als reactant, wat de productie van NH mogelijk maakt3 zonder dat er externe spanning nodig is. Door de oxidatiereactie van glycerol te optimaliseren met de spanning gegenereerd door de foto-elektroden, heeft het team een opmerkelijke maximale ammoniakproductiesnelheid van 1745 μgNH aangetoond.3 cm-2h-1, wat de commercialiseringsnorm van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) ver overtreft.
Professor Ji-Wook Jang zei: “Door deze studie hebben we de productie van NO aangetoond3-, een belangrijke bron van verontreiniging in water, terwijl het tegelijkertijd glycerol, een laagwaardig bijproduct afgeleid van biomassa, oxideert om een hoogwaardig glycerinezuur (GA) te produceren.
“Deze technologie biedt een enorm potentieel voor de productie van milieuvriendelijke brandstoffen.”
Professor Sung-Yeon Jang zei: "Ons onderzoek vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang in de productie van zonnebrandstoffen, overtreft de commercialiseringsnormen en maakt de weg vrij voor een duurzamere toekomst in de productie van ammoniak."