A jövő műtrágyájának titka: szobahőmérsékleten, kevesebb szénnel
A legtöbb ammónia jelenleg extrém nyomáson és hőmérsékleten készül, ami óriási energiaigénnyel jár. Az új japán fejlesztés azonban a nitrátokat képes szobahőmérsékleten, közönséges légköri nyomáson, elektrokémiai eljárással ammóniává alakítani. Ennek lényege, hogy feszültséget alkalmaznak egy oldatban elhelyezett elektródák között, amelyben a réz-oxid katalizátor kulcsszerepet játszik. Korábban a kutatók már tisztáztak néhány reakciólépést, de a teljes folyamat részletei mostanáig rejtve maradtak.
Rejtett rézszemcsék, új áttörés
A csapat speciális méréseket alkalmazott, például operando röntgenabszorpciós vizsgálatot, hogy élőben kövesse az elektrokémiai változásokat a katalizátoron. Pozitív feszültségnél a nitrát-ionok „lezárják” a katalizátor felületét, így a réz-oxidból csak nitrit-ion keletkezik. Amint a feszültség negatívabb lesz, hirtelen megugrik az ammóniatermelés, és szinte egyszerre alakulnak ki apró, fémes rézszemcsék. Ezek a rézszemcsék elősegítik a hidrogén kapcsolódását a nitrit-ionokhoz, így jön létre az ammónia.
Nagyobb hatás, tisztább jövő
A felfedezés szerint a katalizátor felületének passziválása döntő tényező, és éppen a fémréz kialakulása biztosítja a hatékony ammóniaképzést. Ezek az eredmények megalapozzák a környezetbarát, „zöld” ammóniaipart, valamint utat nyitnak a következő generációs katalizátorok tervezéséhez is. A kutatást a Tokiói Metropolitan Egyetem, a Tokiói Globális Partner Ösztöndíjprogram (Tokyo Global Partner Scholarship Program) és a japán NEDO-projekt támogatta.
