Een katalysator die beter gaat functioneren door het oppervlak deels te vergiftigen? Dat is wat een groep onderzoekers van de TU Delft voor elkaar kreeg. Ze werkten aan de reductie van NO naar NH₃ in een polymeerelektrolyt membraancel (PEM), waarin onder andere Cu/C, Pd/C en Pt/C als katalysator functioneren. NO-reductie is in dit systeem in competitie met de waterstofevolutiereactie (HER). Als ze echter CO toevoegden aan de feed, bleek deze het oppervlak zodanig te vergiftigen dat het de HER selectief onderdrukt, zodat de efficiëntie naar NH₃ toeneemt. Ze publiceerden hun resultaten begin augustus in ChemSusChem.

Ammoniak is een van de meeste geproduceerde anorganische stoffen ter wereld. Ongeveer 80% van komt terecht in kunstmest en daarmee is ammoniak een essentiële stof voor de wereldwijde voedselvoorziening. We produceren ammoniak nu via het Haber-Boschproces, waarvoor hoge temperatuur en druk nodig is. Een alternatief productieproces, idealiter op basis van groene elektriciteit, zou veel energie en CO₂-uitstoot besparen. Directe elektroreductie van NO naar NH₃ is volgens de onderzoekers veelbelovend, onder meer om het proces continu kan opereren.

Cu/C was initieel de actiefste katalysator voor NO elektroreductie, met een zogeheten Faraday efficiëntie van 78% bij 2.0 V. Pd/C en Pt/C hadden een hogere efficiëntie naar waterstof. Over het algemeen domineerde de HER bij een hoge celpotentiaal. Als er CO werd toegevoegd in de feed was de efficiëntie naar waterstof aanzienlijk lager voor alle katalysators, omdat CO competitief en selectief bindt aan de actieve sites voor de HER. Dit effect was het grootst voor Pd/C. Hierdoor verbetert de oppervlaktebezetting van NO, waardoor de efficiëntie naar NH₃ toenam.

Li et al. (2023) ChemSusChem https://doi.org/10.1002/cssc.202300949