Novas abordagens para o processo Haber-Bosch e síntese de ureia utilizando sistemas eletroquímicos acoplados

Resumo

Com o aumento da população mundial e a necessidade de maximizar a produção de alimentos, a produção de ureia é essencial para a aquisição de segurança alimentar global. Ureia é um importante fertilizante e a sua produção industrial depende de condições extremas de temperatura e pressão e requer uma etapa prévia para a síntese de amônia pelo processo Haber-Bosch. O método H-B convencional utiliza alta densidade de energia e resulta na liberação de centenas de milhões de toneladas de CO2 anualmente. A síntese eletroquímica de amônia (ENRR) através fontes de energia renováveis é uma abordagem promissora para substituir o processo H-B convencional por operar em condições amenas. Apesar das vantagens, a ENRR ainda enfrenta alguns desafios, como baixa eficiência faradaica e cinética lenta. Portanto, o desenvolvimento de eletrocatalisadores eficientes é essencial para alcançar taxas de produção mais altas e desempenhos favoráveis. Nesse cenário, os fosfetos de metais de transição são materiais interessantes para a ENRR devido à sua excelente condutividade e características anticorrosivas, mas sua aplicação ainda está em estágio inicial. Fosfetos metálicos também se mostraram promissores para a eletrossíntese direta de uréia. Neste projeto, propomos o desenvolvimento de eletrodos de fosfeto de Ni e Cu em GDE para aplicação na síntese de eletroquímica de amônia e uréia em células de fluxo. Pretendemos usar a hidrofobicidade do eletrodo GDE para aumentar a adsorção de N2 e o transporte de massa no sistema para diminuir a competição com a reação de desprendimento de hidrogênio e aumentar a seletividade para produção de amônia e uréia. O fosfeto metálico será sintetizado pela metodologia desenvolvida pela aluna no Brasil com modificações usando grafeno dopado com N sintetizado do grupo do professor García. (AU)