Description du projet
Utiliser la réaction de réduction de l’azote pour une synthèse durable de l’ammoniac
L’ammoniac est un produit chimique important pour la production d’engrais. La réaction électrocatalytique de réduction de l’azote (nitrogen reduction reaction, NRR) apparait aujourd’hui comme une solution prometteuse pour une synthèse verte et durable de l’ammoniac. Dans cette optique, le projet MOFAmmonia, financé par l’UE, étudiera comment exploiter le potentiel de la NRR dans le contexte de l’économie énergétique mondiale. Plus précisément, il associera la science des matériaux, l’électrocatalyse et la photo-électrochimie pour développer un nouveau concept combinant les vertus des matériaux MOF (metal-organic framework) à la fois vierges et convertis. Par exemple, l’équipe mettra au point de nouvelles voies synthétiques contrôlables pour la conversion des MOF en électrocatalyseurs NRR poreux et hautement actifs, avec une composition chimique et des propriétés électroniques et catalytiques adaptées.
Objectif
Electrocatalytic N2 reduction reaction (NRR) stands as one of the most promising green alternatives to achieve clean, carbon-free and sustainable NH3 production, solving the globes future production of food and feed-stock chemicals, and serve as practical carrier of sustainable energy. Up to now, the NRR field has been dominated mostly by noble metals, transition metals and their corresponding oxides, carbides, nitrides and sulfides, and metal-free materials. Despite the significant progress in this field, NRR electrocatalysts exhibiting both high activity and selectivity do not exist today and novel materials are still much sought after. Thus, the development of suitable catalytic materials will be a game changer, allowing NRR to fulfil its role in the globes energy-economy landscape.
The projects aim is to develop a new concept to combine the virtues of both pristine and converted Metal-Organic Framework (MOF) based materials, forming a new strategy to overcome the activity and selectivity limitations of currently-explored NRR electrocatalytic systems. Specifically, we will (1) develop new, controllable synthetic pathways for the conversion of MOFs into porous, highly active NRR electrocatalysts, with tuned chemical composition, electronic, and catalytic properties, (2) design pristine MOF-based ion-gating layers to precisely regulate the flux of protons toward the underlying catalytically-active site, and thus suppress the competing HER process and boost NH3 faradaic efficiency, (3) combine the two previous strategies to construct and analyze a full NRR system for simultaneous activity and selectivity enhancement.
This proposal is highly multidisciplinary, combining materials science, electrocatalysis and photo-electrochemistry. It has the potential to significantly accelerate the development of applications in renewable-energy, e.g. solar cells, light-emitting diodes, heterogeneous catalysts, batteries, water electrolyzers, fuel cells, and sensing devices.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences chimiqueschimie inorganiquecomposé inorganique
- sciences naturellessciences chimiquescatalyseélectrocatalyse
- ingénierie et technologiegénie de l'environnementénergie et combustibles
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Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-STG
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ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
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Israël