Kupferoxid-Katalysatoren steigern grüne Ammoniakproduktion

Forschende haben einen entscheidenden Mechanismus bei der Herstellung von grünem Ammoniak entdeckt. Dabei wandeln sich Kupferoxid-Katalysatoren während der Reaktion in metallisches Kupfer um. Dieser sogenannte „Kupfer-Switch" führt zu einer drastischen Steigerung der Ammoniakausbeute.

Üblicherweise erfolgt die Ammoniaksynthese ($NH_3$) aus Stickstoff ($N_2$) und Wasserstoff ($H_2$) via Haber-Bosch-Verfahren, welches energieintensiv ist. Die neue Erkenntnis zeigt, dass die dynamische Oberflächenveränderung des Katalysators von $CuO$ zu $Cu$ die Aktivität erhöht. Dies bietet einen Wegweiser für die Entwicklung effizienterer und umweltfreundlicherer Technologien zur Stickstofffixierung. Durch das Verständnis dieser Phasenumwandlung können Katalysatoren gezielt designed werden, um die Energieeffizienz zu maximieren und die CO₂-Emissionen der Düngemittelproduktion zu senken. Die Studie unterstreicht die Bedeutung von Operando-Analysen, um Katalysatorzustände unter Reaktionsbedingungen zu verstehen.

Hintergrund: Herkömmliche Katalysatoren für die Ammoniaksynthese basieren meist auf Eisen. Kupfer wird typischerweise nicht für die Stickstoffspaltung verwendet, da es Stickstoff schlecht aktiviert, scheint hier aber durch den Phasenwechsel neue Eigenschaften zu gewinnen.

Entitäten: kupferoxid, metallisches kupfer, ammoniak, stickstoffreduktion, katalysator

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