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Un catalyseur pour la production d’ammoniac

par Christelle FLOUTIER -

Un catalyseur pour la production d’ammoniac

 

En s’inspirant de la structure des sites actifs des enzymes, l’équipe de Damien Voiry a conçu un catalyseur pour la réduction électrochimique des ions nitrate en ammoniac (nitrate reduction reaction, NO3RR). Ces résultats, publiés dans la revue Advanced Functional Materials1, sont prometteurs pour développer de nouvelles électrodes pour la synthèse d’ammoniac comme molécule vecteur d’hydrogène décarboné.

 

L’ammoniac (NH3) est une molécule clé pour l’industrie agrochimique et a récemment été identifié comme un vecteur énergétique prometteur en raison de sa forte teneur en hydrogène et de sa densité d’énergie gravimétrique élevée. La synthèse de NH3 via la réaction de Haber-Bosch se fait dans des conditions difficiles avec des températures et des pressions élevées et est responsable de 1,4 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone. L’électrosynthèse de l’ammoniac à partir de sources d’azote est considérée comme une alternative bas carbone si elle est couplée à une source d’énergie renouvelable. Le catalyseur, composé d’atomes individuels de Fe supportés sur des nanofeuillets de MoS2 bidimensionnels : Fe-MoS2, permet d’atteindre une sélectivité proche de 100% pour la formation de NH3. Les chercheurs ont ensuite intégré le catalyseur dans une cellule d’électrolyse couplée à une cellule solaire et démontré un rendement de conversion solaire vers ammoniac de 3,4%.

 

Ces travaux, menés dans le cadre du Conseil européen de la recherche (ERC) dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne (convention de subvention n ° 804320), ont été publiés dans la revue Advanced Functional Materials1 et repris dans un communiqué du CNRS

 
Réferences :
1. 3.4 % solar-to-ammonia efficiency from nitrate using Fe single atomic catalyst supported on MoS2 nanosheets. J. Li, Y. Zhang, C. Liu, L. R. Zheng, E. Petit, K. Qi, Y. Zhang, H. Wu, W. Wang, A. Tiberj, X. Wang, M. Chhowalla, L. Lajaunie, R. Yu, D. Voiry Advanced Functional Materials, 2022.