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Nous étudions théoriquement le mécanisme de la réaction de réduction de N2 (NRR) pour produire NH3 sur le catalyseur Ru. Tous les étages de dissociation N-N possibles lors des processus de réduction ont été évalués, ainsi que les voies associatives et dissociatives conventionnelles. Basé sur les diagrammes d'énergie libre calculés, il est révélé que les voies intermédiaires dissociatives cinétiquement faciles durant le NRR nécessitent un potentiel thermodynamiquement limitant (-0,71 V) similaire à la voie associative (-0,68 V), bien que la voie dissociative initiale comme dans le processus Haber-Bosch ait une barrière cinétique substantielle pour la dissociation de la liaison N-N. La concurrence pour l'évolution de l'hydrogène se révèle être un obstacle majeur pour atteindre une haute efficacité pour la réduction électrochimique de l'azote. Dans la région de faible surpotentiel, l'adsorption d'hydrogène est thermodynamiquement plus favorable que la protonation de N2, réduisant ainsi le nombre de sites actifs pour l'activation de N2. Une comparaison des énergies libres en présence de différentes recouvrements d'H sur le Ru démontre en outre que le recouvrement d'H peut significativement augmenter la barrière d'énergie pour la première protonation de N2, entraînant un changement de l'étape déterminante du potentiel et une augmentation des surpotentiels.
Back et al. (ven,) ont étudié cette question.