Pusat Energi Hidrogen (Amonia) Lembaga Rendah Karbon Publikasikan Temuan Penelitian di Jurnal Terkemuka, Berikan Dukungan Teoretis untuk Sintesis Amonia Elektrokimia yang Efisien

Baru-baru ini, Pusat Penelitian Teknologi Energi Hidrogen (Energi Amonia) dari Low Carbon Institute menerbitkan makalah penelitian penting dalam jurnal ternama Journal of Materials Chemistry A, berjudul "Pengaruh Nafion terhadap reduksi nitrat elektrokimia pada katalis paduan CoRu." Penelitian ini, untuk pertama kalinya, mengungkap mekanisme sinergis di mana polimer berbasis asam perfluorosulfonat meningkatkan kinerja katalis paduan kobalt-rutenium (CoRu), mengusulkan model antarmuka solvasi untuk sintesis amonia elektrokimia, dan memberikan panduan teoretis kunci untuk desain elektroda berkinerja tinggi untuk sintesis amonia elektrokimia.

Reaksi reduksi nitrat elektrokatalitik dapat mengubah polutan nitrat dalam air menjadi amonia, sekaligus mencapai pengendalian polusi dan pemulihan sumber daya, menjadikannya jalur hijau sintesis amonia yang sangat menjanjikan. Polimer berbasis asam perfluorosulfonat, sebagai perekat inti dalam lapisan katalitik elektroda membran, hingga kini memiliki efek mikroskopis yang belum jelas terhadap mekanisme katalitik.

Penelitian ini, menggunakan kombinasi model pelarut eksplisit dan simulasi dinamika molekul ab initio, mencapai dua temuan kunci: pertama, polimer berbasis asam perfluorosulfonat dapat secara efektif mengurangi hambatan energi disosiasi molekul air, mendorong pasokan proton; kedua, mereka dapat meningkatkan adsorpsi dan aktivasi ion nitrat pada permukaan katalis melalui interaksi orbital dengan ion nitrat. Penelitian ini menjelaskan mekanisme pengaruh polimer tersebut terhadap transportasi elektron-proton dan jalur reaksi, mengungkap efek sinergis pada antarmuka lapisan ionomer-katalis, dan memberikan dukungan teoretis untuk konstruksi antarmuka elektroda membran.

Pencapaian ini diharapkan dapat mendorong inovasi terintegrasi teknologi sintesis amonia hijau dan pengolahan air limbah, berkontribusi pada pembentukan siklus nitrogen berkelanjutan dan sistem energi bersih. Penulis pertama makalah ini adalah Gan Wen, seorang insinyur di Pusat Penelitian Teknologi Energi Hidrogen (Energi Amonia) dari Low Carbon Institute, yang telah lama berkecimpung dalam penelitian sintesis amonia elektrokimia dan material katalis siklus nitrogen, menetapkan strategi penyaringan komputasi throughput tinggi, telah mengajukan total 10 paten penemuan (3 diantaranya telah disetujui), dan telah menerbitkan 8 makalah akademis sebagai penulis pertama.