Recentemente, o Centro de Pesquisa em Tecnologia de Energia de Hidrogênio (Energia de Amônia) do Instituto de Baixo Carbono publicou um importante artigo de pesquisa na renomada revista Journal of Materials Chemistry A, intitulado "O efeito do Nafion na redução eletroquímica de nitrato sobre catalisador de liga CoRu". Este estudo, pela primeira vez, revela o mecanismo sinérgico pelo qual polímeros à base de ácido perfluorossulfônico melhoram o desempenho de catalisadores de liga cobalto-rutênio (CoRu), propõe um modelo de interface de solvatação para síntese eletroquímica de amônia e fornece orientação teórica fundamental para o projeto de eletrodos de alta eficiência para síntese eletroquímica de amônia.
A reação de redução eletrocatalítica de nitrato pode converter poluentes de nitrato na água em amônia, alcançando simultaneamente controle de poluição e recuperação de recursos, tornando-se uma via verde altamente promissora para síntese de amônia. Polímeros à base de ácido perfluorossulfônico, como o adesivo central na camada catalítica de eletrodos de membrana, tinham efeitos em nível micro sobre o mecanismo catalítico pouco claros até agora.
Este estudo, utilizando uma combinação de modelos de solvente explícito e simulações de dinâmica molecular ab initio, alcançou duas descobertas-chave: primeiro, polímeros à base de ácido perfluorossulfônico podem reduzir efetivamente a barreira de energia de dissociação de moléculas de água, promovendo o fornecimento de prótons; segundo, eles podem melhorar a adsorção e ativação de íons nitrato na superfície do catalisador por meio de interações orbitais com íons nitrato. A pesquisa elucida o mecanismo de influência desses polímeros no transporte elétron-próton e vias de reação, revelando os efeitos sinérgicos na interface da camada de catalisador-ionômero, e fornece suporte teórico para a construção de interfaces de eletrodos de membrana.
Este resultado espera promover a inovação integrada de tecnologias de síntese verde de amônia e tratamento de águas residuais, contribuindo para o estabelecimento de um ciclo sustentável de nitrogênio e sistema de energia limpa. O primeiro autor do artigo é Gan Wen, engenheiro do Centro de Pesquisa em Tecnologia de Energia de Hidrogênio (Energia de Amônia) do Instituto de Baixo Carbono, que há muito tempo se dedica à pesquisa em síntese eletroquímica de amônia e materiais catalíticos para ciclo de nitrogênio, estabeleceu estratégias de triagem computacional de alto rendimento, solicitou um total de 10 patentes de invenção (3 autorizadas) e publicou 8 artigos acadêmicos como primeiro autor.
