Eine am 22. Juli 2025 veröffentlichte Studie der Tohoku-Universität zeigt Fortschritte im Katalysatordesign für eine umweltfreundlichere Ammoniakproduktion durch elektrochemische Nitratreduktion. Die Forscher untersuchten Metall-Stickstoff-Kohlenstoff-Katalysatoren (MNC) und stellten fest, dass Pyrrolstrukturen eine höhere Effizienz bei der Umwandlung von Nitratabfällen in Ammoniak erzielen als Pyridinstrukturen. Diese Methode könnte landwirtschaftliche Abwässer behandeln und gleichzeitig Ammoniak für Düngemittel herstellen, unter Nutzung erneuerbarer Energien bei Umgebungsbedingungen.
Die Studie widerlegt bisherige Modelle, die die katalytische Leistung nicht präzise abbildeten, und identifiziert die Adsorption und Protonierung von Nitrat als entscheidende Schritte. Durch die Analyse von über 60 Katalysatoren und Experimente unter verschiedenen pH-Bedingungen wurden die theoretischen Modelle bestätigt. Zukünftig soll maschinelles Lernen genutzt werden, um die Katalysatorentwicklung zu beschleunigen. Die Ergebnisse, verfügbar über die Digital Catalysis Platform des Hao Li Lab, könnten die Grundlage für nachhaltigere Ammoniakproduktionstechnologien bilden, die sowohl Industrie als auch Umwelt zugutekommen.
DOI: 10.1021/jacs.5c09199
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