Un equipo de investigación de UCF con colaboradores en Virginia Tech ha desarrollado un nuevo enfoque "verde" para producir amoníaco que puede ayudar a que la alimentación de la población mundial en aumento sea más sostenible.

"Este nuevo enfoque puede facilitar la producción de amoníaco utilizando energía renovable, como la electricidad generada a partir de energía solar o eólica, ", dijo el profesor asistente de física Xiaofeng Feng." Básicamente, este nuevo enfoque puede ayudar a promover un desarrollo sostenible de nuestra sociedad humana ".

Amoníaco, un compuesto de nitrógeno e hidrógeno, es esencial para toda la vida en el planeta y es un ingrediente vital en la mayoría de los fertilizantes utilizados para la producción de alimentos. Desde la Primera Guerra Mundial, el amoníaco en los fertilizantes se ha producido principalmente mediante el método Haber-Bosch, que consume mucha energía y combustibles fósiles. Ha habido obstáculos sustanciales para mejorar el proceso, hasta ahora.

El nuevo enfoque del equipo de investigación está documentado en el Comunicaciones de la naturaleza revista publicada en línea hoy.

El mayor obstáculo para la síntesis de amoníaco es la barrera de alta energía para activar las moléculas de nitrógeno. Para que el proceso químico alcance una alta velocidad de reacción, Las moléculas de nitrógeno e hidrógeno deben calentarse a una temperatura de 662 a 1, 022 oF bajo una presión de 2, 200? 5, 100 libras por pulgada cuadrada con la presencia de catalizadores a base de hierro. Traducción:La reacción química solo ocurre en condiciones de temperatura y presión muy altas.

Hay muchos esfuerzos para lograr la síntesis de amoníaco en condiciones más suaves, y uno de ellos es utilizar energía eléctrica. En un método electroquímico a temperatura ambiente, los electrones activos se utilizan para impulsar la reacción con agua como fuente de hidrógeno, pero los electrones que pasan a través de un electrodo no pueden usarse de manera eficiente y la velocidad de reacción es muy baja.

"Nuestra investigación descubrió un nuevo mecanismo mediante el cual los electrones se pueden usar de manera más eficiente a través del catalizador de hidruro de paladio. Este nuevo enfoque no solo puede proporcionar una nueva ruta para la síntesis de amoníaco con un mínimo de energía eléctrica, pero también inspirar a los investigadores pares a utilizar el principio para abordar otras reacciones desafiantes para la conversión de energía renovable, como convertir el dióxido de carbono en combustibles, "Dijo Feng.

Coautor Hongliang Xin, profesor asistente en Virginia Tech, dijo que hay mucho más por descubrir en esta nueva área de investigación.

"Esta es una investigación muy interesante para convertir nitrógeno en amoníaco a temperatura ambiente. Las simulaciones químicas cuánticas han sugerido una vía de reacción única para el catalizador de paladio con una barrera de energía más baja. "Xin dijo." Sin embargo, el mecanismo detallado, particularmente su competencia con la evolución del hidrógeno que roba electrones y el efecto del voltaje de operación, es todavía en gran parte desconocido ".