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Efficient Electrocatalytic Synthesis of Ammonia from Water and Air in a Membrane‐Free Cell: Confining the Iron Oxide Catalyst to the Cathode
European Journal of Inorganic Chemistry ( IF 2.2 ) Pub Date : 2019-08-07 , DOI: 10.1002/ejic.201900667
Xinye Liu 1 , Fang-Fang Li 1 , Ping Peng 1 , Gad Licht 1 , Stuart Licht 1
European Journal of Inorganic Chemistry ( IF 2.2 ) Pub Date : 2019-08-07 , DOI: 10.1002/ejic.201900667
Xinye Liu 1 , Fang-Fang Li 1 , Ping Peng 1 , Gad Licht 1 , Stuart Licht 1
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Ammonia is critical for food and chemical production; however, NH3 synthesis is one of the largest industrial greenhouse gas producers. We report a path to an exceptionally high rate (2.3 × 10–9 mol of NH3 s–1 cm–2), CO2 free NH3 electrosynthesis from H2O and air under ambient electrolysis conditions (60 °C, 1 atm). Iron oxide (dispersed in hydroxide electrolyte) catalyzed NH3 synthesis is probed at intermediate temperature (20–200 °C) and pressure (1–10 atm) with Monel mesh electrodes. Iron calcination preparation of the iron oxide catalyst is optimized by size, and then physically constrained to the reactive domain of the electrolysis cell cathode through use of mesh electrodes at even lower temperatures, allowing for an ambient, preferred electrosynthesis. These novel constraints enhance NH3 catalyst utilization at low temperature and open future pathways to the addition of ion‐specific membranes to the high rate NH3 synthesis cell.
中文翻译：
在无膜电池中从水和空气中高效电催化合成氨：将氧化铁催化剂限制在阴极上
氨对于食品和化学生产至关重要。但是，NH 3合成是最大的工业温室气体生产商之一。我们报告了在环境电解条件下（60°C，1 atm ），从H 2 O和空气中以极高的速率（2.3×10 –9 mol NH 3 s –1 cm –2），无CO 2 NH 3电合成的途径。）。氧化铁（分散在氢氧化物电解质中）催化的NH 3使用Monel网状电极在中等温度（20–200°C）和压力（1–10 atm）下探测合成。通过尺寸优化氧化铁催化剂的铁煅烧制备，然后通过在甚至更低的温度下使用网状电极将其物理地约束到电解池阴极的反应域，从而允许进行环境优选的电合成。这些新颖的限制条件提高了低温下NH 3催化剂的利用率，并为向高速率NH 3合成池中添加离子特异性膜提供了开放的未来途径。
更新日期：2019-08-07
中文翻译：
在无膜电池中从水和空气中高效电催化合成氨：将氧化铁催化剂限制在阴极上
氨对于食品和化学生产至关重要。但是，NH 3合成是最大的工业温室气体生产商之一。我们报告了在环境电解条件下（60°C，1 atm ），从H 2 O和空气中以极高的速率（2.3×10 –9 mol NH 3 s –1 cm –2），无CO 2 NH 3电合成的途径。）。氧化铁（分散在氢氧化物电解质中）催化的NH 3使用Monel网状电极在中等温度（20–200°C）和压力（1–10 atm）下探测合成。通过尺寸优化氧化铁催化剂的铁煅烧制备，然后通过在甚至更低的温度下使用网状电极将其物理地约束到电解池阴极的反应域，从而允许进行环境优选的电合成。这些新颖的限制条件提高了低温下NH 3催化剂的利用率，并为向高速率NH 3合成池中添加离子特异性膜提供了开放的未来途径。
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