Électrosynthèse en flux continu de l'ammoniac par réduction de l'azote et oxydation de l'hydrogène

L'ammoniac est un composant critique dans les engrais, les produits pharmaceutiques et les produits chimiques fins, et constitue un carburant idéal sans carbone. Récemment, la réduction de l'azote médiée par le lithium a prouvé être une voie prometteuse pour la synthèse électrochimique de l'ammoniac dans des conditions ambiantes. Dans ce travail, nous rapportons un électrolyseur en flux continu équipé d'électrodes à diffusion de gaz de 25 centimètres carrés de surface effective, où la réduction de l'azote est couplée à l'oxydation de l'hydrogène. Nous montrons que le catalyseur classique, le platine, n'est pas stable pour l'oxydation de l'hydrogène dans l'électrolyte organique, mais qu'un alliage de platine et d'or abaisse le potentiel de l'anode et évite la décomposition décroissante de l'électrolyte organique. Dans des conditions de fonctionnement optimales, nous atteignons, à 1 bar, une efficacité faradique pour la production d'ammoniac allant jusqu'à 61 ± 1 % et une efficacité énergétique de 13 ± 1 % à une densité de courant de -6 milliampères par centimètre carré.