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FeAmo: A New Paradigm for Electrochemical Ammonia Synthesis with Iron Catalysts and Anhydrous Electrolytes at Intermediate Temperatures

Description du projet

De nouveaux catalyseurs à base de fer pour une production d’ammoniac respectueuse de l’environnement

L’agriculture moderne dépend en grande partie de l’ammoniac, qui est actuellement fabriqué selon le procédé Haber-Bosch, vieux d’un siècle. Ce procédé génère plus de 1 % des émissions mondiales de carbone. Le passage à une synthèse alimentée par l’électricité apporte une alternative verte, mais les méthodes électrochimiques actuelles sont très instables et inefficaces. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet FeAmo va développer une plateforme durable de production d’ammoniac. Au lieu d’utiliser des méthodes instables à base de lithium, les chercheurs vont associer des catalyseurs à base de fer stabilisés par un promoteur à des électrolytes anhydres, à des températures modérées et sous basse pression. Ils contrôleront l’apport en protons et vérifieront la réaction par marquage isotopique, ce qui permettra d’adapter ce procédé chimique à des réacteurs à flux continu. Cela contribuera à établir une nouvelle norme verte pour la production décentralisée d’engrais et le stockage d’énergie renouvelable.

Objectif

Ammonia (NH3) is indispensable for food production and is emerging as a carbon-free energy carrier. Yet, its synthesis still relies on the century-old Haber–Bosch (HB) process, which consumes 1–2% of global energy and emits >1% of CO2. Electrochemical nitrogen reduction reaction (eNRR) powered by renewable electricity offers a sustainable, decentralized alternative, but current approaches face critical bottlenecks. Li-mediated eNRR achieves selectivity against the competing hydrogen evolution (HER) but depends on an unstable solid–electrolyte interphase (SEI), operates at extreme potentials, lacks scalability, and has a low theoretical energy efficiency (28%). Fe-based catalysts are a promising alternative, but early proof-of-concept studies were constrained by unsuitable proton sources, rapid deactivation, ultralow current densities, and missing isotope validation. The FeAmo (Iron-based Electrochemical Ammonia) project will pioneer a new strategy for selective, scalable Fe-catalyzed eNRR using anhydrous electrolytes at intermediate temperatures (100–200 °C) and low pressures (1–10 bar). By eliminating the SEI and enabling controlled proton flux, FeAmo targets sustained NH3 synthesis at practical current densities. The project will: (i) design stable anhydrous electrolytes with tunable proton delivery, (ii) synthesize and characterize promoter-stabilized Fe catalysts, (iii) verify NH3 production using isotope labeling and contamination controls, (iv) employ operando spectroscopy to unravel mechanisms, and (v) integrate these advances into a continuous-flow reactor for validation under scalable conditions. If successful, FeAmo will establish a new paradigm for green ammonia synthesis: a platform uniting molecular-level understanding with reactor-level engineering. This foundation will guide the development of decentralized fertilizer production, strengthen ammonia’s role as a renewable energy carrier, and accelerate progress toward carbon-free chemical production.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

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Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 247 553,28
Adresse
ANKER ENGELUNDS VEJ 101
2800 Kongens Lyngby
Danemark
Région
Danmark Hovedstaden Københavns omegn
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée