研究人员描述了优化和扩大燃料电池投入生产的有前途的方法

发表在《电化学通讯》杂志上的一篇文章中描述的一种新工艺将氮气和氢气转化为氨(NH3)，在环境温度和压力下具有高能效。氨是一种由氮和氢组成的气体，是世界上合成最多的分子，用于农业以及许多生产过程。

它不排放一氧化碳2燃烧时有望成为下一代燃料，因为它含有非常适合氢经济的特性。氨的年产量约为1万吨。

为了应对对脱碳路线日益增长的兴趣，研究人员最近将注意力转向了氨在燃料电池中的使用——电化学或原电池，它们通过特定的化学反应(如氮还原反应(NRR))发电。

NRR电化学的研究有两个主要目标：生产关键的工业投入和潜在的未来燃料;并将氢储存在一种分子中 - 氨 - 可以很容易地稀释在水中，并且比单独的氢气更安全，更便宜地运输。如果氨燃料电池研究计划取得成功，全球对氨的需求将更加强劲。

该小组使用电化学反应器来超越哈伯 - 博世过程，后者将大量热量释放到环境中。哈伯-博世是从氮气和氢气生产氨的主要工业方法。

“在我们的反应堆中，这个过程通过电子 - 原子核相互作用发生，消耗的能量要少得多，”该文章的最后一作者Rodrigo Fernando Brambilla de Souza说。他在新能源创新中心(CINE)的先进储能部门获得奖学金。

CINE于2018年<>月启动，与圣保罗州的三个学术机构合作开展研究：圣保罗大学(USP)，坎皮纳斯州立大学(UNICAMP)和核能与能源研究所(IPEN)。

几个研究小组一直在寻找在环境条件下生产氨的方法。传统的电化学工艺使用液体电解质，液体电解质对合成目的有效，但会污染氨，因此需要纯化步骤。

“我们的工艺使用固体聚合物电解质，阳极氧化氢以提供质子，质子与铜催化剂吸附的氮分子化学结合。输出是氨气，无需净化以去除电解质，“Souza解释说。吸附涉及气体、液体或溶解固体(吸附物)分子与表面(吸附剂)的粘附。

“另一个优点是反应堆在连续流动中运行。氮气和氢气被输送到电极，氨被连续产生和释放，“Souza说，他拥有ABC联邦大学(UFABC)的化学博士学位，正在IPEN进行博士后研究。

“这篇文章展示了在基础电化学研究中操作不同类型反应堆的真实结果，这些结果并不总是代表真正的结果。重要的是要注意，在我们的研究中获得的氨是纯净的，而在其他研究中则存在杂质，“该文章的倒数第二作者Almir Oliveira Neto说。他拥有USP的物理化学博士学位，也是IPEN的博士后研究员。