A công nghệ khai thác năng lượng mặt trời để sản xuất amoniac hiệu quả cao (NH3) đã được công bố bởi một nhóm nghiên cứu liên kết với UNIST.
Được dẫn dắt bởi Giáo sư Sung-Yeon Jang và Giáo sư Ji-Wook Jang từ Trường Kỹ thuật Năng lượng và Hóa học tại UNIST, cộng tác với Giáo sư Thomas F. Jaramillo từ Đại học Stanford, nhóm đã phát triển một hệ thống điện cực quang dựa trên perovskite thân thiện với môi trường cho NH3 đã vượt tiêu chuẩn thương mại hóa của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) gấp 1.7 lần, lập kỷ lục thế giới mới về hiệu quả sản xuất amoniac.
Công trình được đăng trên tạp chí Chất xúc tác.
Hệ thống hoạt động theo nguyên lý khử nitrat (NO3–) trong nước tạo thành NH3 sử dụng năng lượng mặt trời. Phương pháp này không chỉ mang lại giải pháp thay thế thân thiện với môi trường hơn so với quy trình Haber-Bosch thông thường vốn phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch mà còn mở ra cơ hội tổng hợp các hợp chất có giá trị cao được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như phân bón, thực phẩm và dược phẩm. .
Chìa khóa thành công của công nghệ này là sự phát triển hệ thống điện cực quang hiệu quả cao, kết hợp pin mặt trời perovskite với chất xúc tác ruthenium (Ru) trên tấm nano titanate (TiNS). Bằng cách bảo vệ vật liệu perovskite bằng kim loại của Field và tích hợp nó với chất xúc tác cho NH3 sản xuất, nhóm nghiên cứu đã đạt được hiệu suất và độ bền vô song ở NH3 sản lượng.
Đáng chú ý là việc sử dụng glycerol làm chất phản ứng, cho phép sản xuất NH3 mà không cần điện áp bên ngoài. Bằng cách tối ưu hóa phản ứng oxy hóa glycerol với điện áp được tạo ra bởi các điện cực quang, nhóm nghiên cứu đã chứng minh được tốc độ sản xuất amoniac tối đa đáng chú ý là 1745 μgNH3 cm-2h-1, vượt xa tiêu chuẩn thương mại hóa của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE).
Giáo sư Ji-Wook Jang cho biết: “Qua nghiên cứu này, chúng tôi đã chứng minh được khả năng sản xuất NO3–, một nguồn gây ô nhiễm chính trong nước, đồng thời oxy hóa glycerol, một sản phẩm phụ có giá trị thấp có nguồn gốc từ sinh khối, để tạo ra axit glyceric (GA) có giá trị cao hơn.
“Công nghệ này có tiềm năng to lớn trong việc sản xuất nhiên liệu thân thiện với môi trường.”
Giáo sư Sung-Yeon Jang cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi thể hiện sự tiến bộ đáng kể trong sản xuất nhiên liệu mặt trời, vượt qua các tiêu chuẩn thương mại hóa và mở đường cho một tương lai bền vững hơn trong sản xuất amoniac”.