Un gruppo di ricerca del DGIST guidato dal professor Sangaraju Shanmugam, del Dipartimento di Ingegneria energetica, ha sviluppato un catalizzatore che converte l'ossido nitrico (NO) in ammoniaca (NH3). Questa tecnologia elettrochimica offre un'elevata efficienza faradaica e un basso sovrapotenziale e produce NH3 in modo ecologico.
L'NH3 è un'importante materia prima chimica nell'industria dei fertilizzanti, tessile e farmaceutica ed è considerato un vettore di idrogeno privo di carbonio con un'elevata densità energetica. In genere, l'NH3 viene prodotto con il processo Haber-Bosch, che però è responsabile di circa l'1-2% delle emissioni globali di CO2.
La conversione elettrochimica di NO in NH3, un'alternativa al processo Haber-Bosch, ha ricevuto una notevole attenzione. Questo metodo ecologico consuma l'inquinante NO per produrre NH3. Pertanto, questo promettente approccio può sostituire i metodi convenzionali senza incidere sull'ambiente o emettere CO2.
Tuttavia, a causa della natura corrosiva del gas NO, la morfologia dell'elettrocatalizzatore a nanoparticelle metalliche si degrada durante l'elettrosintesi. È quindi necessario ottenere un materiale catalizzatore con un'elevata stabilità che faciliti la sintesi elettrochimica di NH3 a lungo termine.
Il gruppo di ricerca del professor Shanmugam ha sviluppato un nanoparticella di nichel a guscio centrale rivestita di elettrocatalizzatore nanostrutturato di carbonio drogato di azoto attraverso un semplice metodo di co-precipitazione per la produzione stabile di NH3. Questo catalizzatore è stabile ed efficiente e offre un'elevata efficienza faradica del 72,3% a un basso sovrapotenziale (550 mV) in un elettrolita saturo al 100% di NO.
Inoltre, è stata raggiunta un'efficienza solare dell'1,7% e un'efficienza faradica superiore al 50% utilizzando un elettrolizzatore PV-NORR a celle piene assistito dall'energia solare.
Il professor Shanmugam afferma che "questa ricerca ha sviluppato una tecnologia efficiente dal punto di vista energetico ed ecologica per sintetizzare NH3 con un'impronta di carbonio pari a zero, e speriamo di commercializzare questa tecnologia per contribuire alla conservazione e alla sostenibilità ambientale".