Síntese eletroquímica de amônia a partir da redução de nitrato em óxidos metálicos: uma investigação in operando

Resumo

A amônia é um portador denso de energia e tem sido estudada como alternativa aos combustíveis fósseis. A produção de amônia pelo processo de Haber-Bosch foi um dos principais desenvolvimentos tecnológicos do século XX, permitindo sua produção em larga escala para uso na agricultura. No entanto, este processo levou a um desequilíbrio no ciclo do nitrogênio, além de depender de combustíveis fósseis para a hidrogenação de N2 e demandar alta quantidade de energia. A eletrossíntese de amônia a partir da redução do nitrato é uma alternativa sustentável ao processo de Haber-Bosch por restaurar o ciclo do nitrogênio e utilizar fontes limpas de energia. Já foi demonstrado que materiais de óxidos de cobre catalisam a síntese de amônia, no entanto, eles podem se reduzir juntamente com os íons nitrato. Este projeto propõe uma investigação sistemática do mecanismo desta reação em catalisadores de cobre e óxido de cobre auto-organizados com técnicas in situ e on-line como espectroscopias no infravermelho, Raman e espectrometria de massas eletroquímica diferencial. Com elas, será possível relacionar a evolução dos sítios ativos do catalisador com a formação de intermediários e produtos da redução de nitrato. Desse modo, com o conhecimento mais detalhado dos processos envolvidos na interface do catalisador, será possível encontrar formas de preservá-lo e otimizar seu uso para a reação em questão. (AU)