Membrană de paladiu pentru sinteza amoniacului folosind apa
O echipă de cercetători din Coreea de Sud a dezvoltat un proces de sinteză a amoniacului care utilizează apa drept sursă de hidrogen, reducând emisiile de carbon. Rezultatele au fost publicate în revista Advanced Science.
Cercetătorii de la Institutul Coreean de Cercetare a Energiei (KIER) au descoperit că o membrană densă de paladiu poate transporta hidrogen din apă, menținând separate celelalte substanțe. Tehnologia a fost demonstrată într-un proces de sinteză electrochimică a amoniacului, realizat în colaborare cu echipa profesorului Yun Jeong Hwang de la Universitatea Națională din Seul.
Membranele de separare împiedică amestecarea reactanților, produșilor și solvenților dintr-o celulă electrochimică, permițând în același timp trecerea ionilor necesari reacției. Până acum, în acest scop au fost utilizate în principal membrane polimerice, precum membranele schimbătoare de ioni. Acestea au canale înguste care lasă să treacă apa și ionii, dar și moleculele nedorite, un fenomen cunoscut sub numele de crossover. Acest fenomen poate compromite performanța și stabilitatea dispozitivelor electrochimice, iar reducerea lui cu membranele convenționale încetinește transportul ionilor.
Echipa KIER a înlocuit membrana polimerică convențională cu o membrană densă de paladiu, care absoarbe și transportă selectiv atomi de hidrogen, împiedicând trecerea altor specii chimice. Când se aplică un câmp electric, ionii de hidrogen de pe o parte a membranei sunt convertiți în atomi de hidrogen, care difuzează prin metal spre cealaltă parte, unde redevin ioni de hidrogen și sunt eliberați în soluție. Solvenții, reactanții și produșii rămân separați de o parte și de alta a membranei.
Sinteza electrochimică a amoniacului necesită ioni de hidrogen, dar nu apă, în compartimentul cu solvent organic unde are loc sinteza. Chiar și urme de apă pot reduce semnificativ eficiența. În lipsa unei metode de a transporta ionii de hidrogen excluzând apa, cercetătorii au folosit predominant hidrogen gazos, nu apă, ca materie primă.
Cu ajutorul membranei de paladiu, echipa KIER a implementat un proces de sinteză electrochimică a amoniacului care utilizează direct apă în loc de hidrogen gazos. Potrivit echipei, este pentru prima dată când acest lucru este realizat în Coreea, oferind o nouă direcție de cercetare în domeniu.
Dr. Jae-Hyung Kim, coordonatorul proiectului, a declarat: „Această realizare este semnificativă prin faptul că mecanismul nostru nou de transport al ionilor oferă o soluție eficientă la problema crossover-ului, care rămâne principalul obstacol în implementarea sintezei verzi a amoniacului prin dispozitive electrochimice.”
Kim a adăugat că tehnologia dezvoltată are un potențial ridicat pentru aplicații extinse în diverse dispozitive electrochimice care necesită o separare a maselor și mai strictă decât sinteza amoniacului.
