Descripción del proyecto
Una nueva inspiración para los catalizadores de reducción del nitrógeno
La reducción artificial del nitrógeno en amoníaco utiliza el 2 % de la energía consumida en todo el mundo. La síntesis electroquímica del amoníaco constituye una alternativa más eficiente desde el punto de vista energético. Sin embargo, los años de investigación solo han dado como resultado unos pocos catalizadores para este proceso y los que están disponibles en la actualidad tienen una eficiencia muy limitada en la electrorreducción del nitrógeno. Basándose en la enzima nitrogenesa, el proyecto HEINE, financiado con fondos europeos, tiene como objetivo explorar una estrategia original para desarrollar nuevos electrocatalizadores híbridos para la reducción del nitrógeno en condiciones ambientales. Mediante el estudio de la actividad única de las enzimas nitrogenasas, el proyecto obtendrá una información de un valor incalculable sobre la reducción del nitrógeno y preparará el terreno para una nueva generación de electrocatalizadores que puedan promover esta reacción.
Objetivo
Artificial nitrogen reduction to ammonia using the Haber-Bosch process directly supports half of the global food production and accounts for 2% of the global energy consumption. This large consumption of energy originates mostly from the use of H2 (derived from fossil fuels) as a reductant and from the high pressure and temperature required to undertake the Haber-Bosch process.
Electrochemical synthesis of ammonia, using a proton and electron source combined with an electrocatalyst at room temperature to reduce N2, thus presents an appealing, energy-efficient alternative. However, despite years of research, the few currently available catalysts have very limited efficiency in N2 electroreduction.
Drawing inspiration from biochemistry and using the tools of coordination chemistry, catalysis and surface chemistry, this project will explore an original strategy to develop catalysts for the reduction of N2 inspired by the nitrogenase enzyme.
Motivated by the recent discovery of two unique moieties in the nitrogenase cofactor – the presence of a µ6-carbide moiety and a Mo(III) center – and of the increased understanding of substrate pathways in the nitrogenase protein structure, the goal of HEINE is to design new hybrid catalysts based on the immobilisation of accurate mimics of the nitrogenase active sites onto heterogeneous supports used to generate properties analogous of the protein scaffold (hydrophobicity, proton relays, etc.). This will provide us with novel ways to develop functional electrocatalysts for N2 reduction in ambient conditions, combining the activity of traditional solid-state systems, with the selectivity of molecular catalysts.
By identifying and reproducing the parameters responsible for the unique activity of nitrogenase enzymes, HEINE will yield invaluable information on nature’s routes to N2 reduction and will pave the way towards a new generation of electrocatalysts able to promote this reaction.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
8092 Zuerich
Suiza