Los científicos han implementado la fijación fotocontrolada de nitrógeno y la síntesis de amoníaco utilizando hidruro de litio.
En un comunicado de la Academia de Ciencias de China, el autor, Liu Jia, informa sobre los avances en la comprensión de un método más respetuoso con el medio ambiente para producir amoníaco: “El amoníaco es necesario en la agricultura también para la producción de alimentos. en cuanto al futuro suministro de energía. En la industria, se produce principalmente mediante el método Haber-Bosch a altas temperaturas y presiones. Debido al alto consumo de energía y las emisiones de dióxido de carbono de la industria del amoníaco, es importante desarrollar materiales y enfoques alternativos para reducir eficazmente el N2 a amoníaco utilizando fuentes de energía renovables.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Chen Ping del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha realizado la fijación fotocontrolada de nitrógeno y la síntesis de amoníaco utilizando hidruro de litio (LiH). El estudio fue publicado en la revista Nature Chemistry.
LiH es el hidruro de sal más simple y se ha estudiado previamente para el almacenamiento de hidrógeno debido a su alto contenido de hidrógeno (12,5% en peso). El almacenamiento de hidrógeno describe metodologías para almacenar H2 para su uso posterior. Las metodologías cubren una variedad de enfoques, incluida la alta presión y la criogenia, pero generalmente se centran en compuestos químicos que liberan H2 de manera reversible cuando se calientan. El almacenamiento de hidrógeno es un tema candente y la mayoría de las investigaciones se centran en el almacenamiento de hidrógeno liviano y compacto para aplicaciones móviles. Sin embargo, la deshidrogenación de LiH es termodinámicamente desfavorable.
En este trabajo científico, los investigadores descubrieron que la iluminación ultravioleta (UV) del LiH puede provocar un cambio de color notable del blanco al azul claro, acompañado de la liberación de pequeñas cantidades de H2 en condiciones ambientales. Este fenómeno provocó que, bajo la influencia de la radiación ultravioleta, el LiH sufriera fotólisis, como resultado de lo cual los electrones generados por fotones fueron capturados en su vacante de hidrógeno en forma de centros F de larga vida y ricos en electrones, lo que demostró un mecanismo fundamentalmente diferente. para la separación de portadores de carga.
Los investigadores indicaron que el LiH tratado con iluminación tenía una superficie rica en electrones con vacantes de hidrógeno, lo que promovía la activación del N2 para formar un enlace NH. Alimentaron conjuntamente una mezcla de N 2 /H 2 de baja presión parcial de H 2 en polvos de LiH, lo que dio como resultado la producción fotocatalítica de amoníaco en condiciones ambientales.
“Esta vía fotoquímica es operativamente flexible y puede utilizarse para la síntesis distribuida y a pequeña escala de amoníaco impulsada por energía solar intermitente”, concluyó el profesor Chen.
Fuente y gráficos: Academia China de Ciencias (CAS). Autor: Liu Jia.
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