Химики исследовали влияние кислорода на реакцию электрохимического получения аммиака. Они выяснили, что реакция протекает с большим выходом по току при небольшой примеси кислорода и объяснили это изменениями в приэлектродном слое. Добавка кислорода позволила повысить выход по току до рекордных 78 процентов, пишут ученые в Science.

Аммиак — исходное вещество для получения удобрений и источник активной формы азота для всей химической промышленности. Около 182 миллионов тонн аммиака в год получают с помощью процесса Габера — Боша: реакции азота с водородом на гетерогенном катализаторе. Водород для этого процесса получают риформингом метана, в результате которого образуется ~1,4 процента от всего выделяемого в атмосферу углекислого газа. Так, перед учеными стоит задача поиска менее энергозатратных и экологичных способов синтеза аммиака.

Одним из таких способов стал электрохимический синтез. Например, один из наиболее перспективных методов — электрохимическое восстановление азота на поверхности металлического лития. Считается, что этот процесс протекает в три стадии: сначала происходит восстановление ионов лития до металла, затем молекулы азота адсорбируются на нем, диссоциируя на атомы, а сами атомы затем принимают электроны и протоны из среды с образованием аммиака.

Первый реактор для промышленного синтеза аммиака по методу Габера-БошаBASF Corporate History / Wikimedia Commons

Последнее время исследования этого превращения страдают от трудностей в проведении эксперимента. Многие ученые публиковали статьи с хорошими результатами, ошибочно полученными из-за примесей в исходных реагентах.

Химики и физики под руководством Йенса Норскова (Jens K. Nørskov) и Иба Чоркендорфа (Ib Chorkendorff) из Датского технического университета решили исследовать влияние примеси кислорода на реакцию электрохимического восстановления аммиака.