O sistema fotoeletroquímico movido a energia photo voltaic converte nitrato em águas residuais em amônia de alto valor

Uma equipe de pesquisa afiliada à Unist revelou uma tecnologia que transforma nitratos encontrados em águas residuais em amônia, um portador de energia químico e promissor important, sem emissões de carbono. Esse avanço não apenas oferece um método sustentável para a produção de amônia, mas também contribui para os esforços de purificação de águas residuais.

Liderada em conjunto pelos professores Kwanyong Search engine optimization e Ji-wook Jang, da Escola de Química Energética da Unist, a equipe de pesquisa projetou com sucesso um sistema fotoeletroquímico (PEC) movido a energia photo voltaic em poluentes de nitrato em amônia sob condições ambientais. A pesquisa é publicado no diário Materiais avançados.

A amônia é um produto químico essencial usado globalmente em agricultura e indústria, com um consumo anual superior a 150 milhões de toneladas. Seu alto teor de hidrogênio também o posiciona como um candidato promissor para soluções de armazenamento e transporte de energia de próxima geração. No entanto, o método industrial predominante-o processo de Haber-Bosch-reside em condições de alta temperatura e alta pressão, resultando em emissões significativas de gases de efeito estufa.

O novo sistema PEC utiliza a luz photo voltaic para gerar redução de nitrato sem a necessidade de energia elétrica externa, alavancando as águas residuais como matéria -prima. Os nitratos, quando presentes em altas concentrações, apresentam riscos à saúde, como metaglobinemia e câncer gástrico. A nova tecnologia reduz seletivamente nitratos para a amônia, abordando efetivamente os dois Poluição da água e síntese sustentável de amônia.

O sistema inclui um fotocatodo à base de silício emparelhado com um catalisador de folha de níquel. A luz photo voltaic excita o silício, gerando elétrons que são então canalizados através do catalisador de níquel para reduzir os nitratos à amônia. Uma inovação importante está na formação de uma fina camada de hidróxido de níquel (Ni (OH)₂) na superfície do catalisador durante a operação, o que suprime reações concorrentes como a evolução do hidrogênio e aumenta a seletividade em relação à produção de amônia.

Esse mecanismo foi confirmado através de extensas experiências e cálculos mecânicos quânticos. Professor Suthsu Ryu, do Departamento de Física da Unist, utilizando simulações de teoria funcional de densidade (DFT), demonstrou que Ni (OH)₂ ofertas websites ativos Isso favorece a redução de nitrato à amônia, diminuindo as barreiras energéticas envolvidas.

Notavelmente, o sistema alcançou um recorde alto Produção de amônia Taxa de 554 microgramas por centímetro quadrado por hora sem viés externo, superando as tecnologias anteriores em mais de 50%. O sistema manteve seu desempenho em 25 cm maior² escala, indicando potencial promissor para aplicação do mundo actual.

Professor Search engine optimization observou, “convertendo nitrato Os poluentes em amônia não apenas purificam a água, mas também contribuem para a neutralidade do carbono. Nosso objetivo é desenvolver dispositivos PEC práticos e em larga escala capazes de produzir amônia ao ar livre, utilizando diretamente a luz photo voltaic e as águas residuais como recursos “.