Publication: Electrochemical ammonia synthesis via nitrate reduction over lithium incorporated CeO2
Program
Chemistry
KU-Authors
KU Authors
Co-Authors
Authors
Advisor
YĆK Thesis ID
851001
Approval Date
Publication Date
Language
Type
Embargo Status
No
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Alternative Title
Lityum dƶÅenmiÅ CeO2 ile, elektrokimyasal yƶntemle nitrat indirgenmesi üzerinden amonyak sentezi
Abstract
Ammonia (NH3) is a crucial chemical in the industrial sector, primarily employed for the production of fertilizers containing nitrogen, as well as nitric acid, polymers, and pharmaceuticals. Furthermore, it is being evaluated as a high-energy, carbon-neutral energy transporter. Currently, the production of NH3 is achieved by the energy-intensive Haber-Bosch process. This process utilizes fossil fuels as a hydrogen and energy source resulting in substantial carbon dioxide emissions. NH3 production from air, water, and renewable electricity using electrochemical processes has been suggested as a potential resolution for these problems. In this thesis, we employed CeO2 due to its multiple valence states, crystal structure, and electrochemical functionalities in electrochemical ammonia synthesis via nitrate (NO3-) reduction. Additionally, lithium metal dopants played a significant role in the reduction of nitrate to ammonia. Hollow sphere powder materials synthesized in nano size using the ultra spray pyrolysis method were characterized by XRD, XPS, Raman spectroscopy, SEM, and TEM. Electrochemical activity studies including chronoamperometry experiments were conducted and subsequently, the indophenol blue method was employed for the determination of ammonia. 10% Li-doped CeO2 yielded a faradaic efficiency (F.E) of 82.9%. Through studies involving Fe impregnation, the performance and efficiency were further enhanced, achieving an F.E of 94% and an NH3 yield rate of 1 mg h-1.mg-1. These results demonstrate the successful outcomes of nitrate reduction with lithium-doped CeO2 and the synthesis of an innovative and high-performance material for ammonia production.
Amonyak (NH3) sanayi sektƶründe Ƨok ƶnemli bir kimyasaldır ve ƶncelikle nitrojen iƧeren gübrelerin yanı sıra nitrik asit, polimerler ve farmasƶtiklerin üretiminde kullanılır. Ayrıca, yüksek enerjili, karbon-nƶtr bir enerji taÅıyıcısı olarak deÄerlendirilmektedir. Åu anda NH3 üretimi enerji yoÄun Haber-Bosch prosesi ile gerƧekleÅtirilmektedir. Bu süreƧte hidrojen ve enerji kaynaÄı olarak fosil yakıtlar kullanılmakta ve ƶnemli miktarda karbondioksit emisyonuna neden olmaktadır. Elektrokimyasal süreƧler kullanılarak hava, su ve yenilenebilir elektrikten NH3 üretimi bu sorunlara potansiyel bir Ƨƶzüm olarak ƶnerilmiÅtir. Bu tezde, nitrat (NO3-) indirgemesi yoluyla elektrokimyasal amonyak sentezinde Ƨoklu deÄerlik durumları, kristal yapısı ve elektrokimyasal iÅlevleri nedeniyle CeO2 kullandık. Ayrıca, lityum metal katkısı nitratın amonyaÄa indirgenmesinde ƶnemli bir rol oynamıÅtır. Ultra sprey piroliz yƶntemi kullanılarak nano boyutta sentezlenen iƧi boÅ küre toz malzemeler XRD, XPS, Raman spektroskopisi, SEM ve TEM ile karakterize edilmiÅtir. Kronoamperometri deneylerini iƧeren elektrokimyasal aktivite ƧalıÅmaları yürütülmüŠve ardından amonyak tayini iƧin indofenol mavisi yƶntemi kullanılmıÅtır. 10% Li-katkılı CeO2 %82,9'luk bir faradaik verimlilik (F.E) vermiÅtir. Fe emdirme ƧalıÅmaları sayesinde performans ve verimlilik daha da arttırılarak %94 F.E ve ayrıca 1 mg h-1.mg-1 NH3 verim oranı elde edilmiÅtir. Bu sonuƧlar, lityum katkılı CeO2 ile nitrat indirgemesinin baÅarılı sonuƧlarını ve amonyak üretimi iƧin yenilikƧi ve yüksek performanslı bir malzemenin sentezlendiÄini gƶstermektedir.
Amonyak (NH3) sanayi sektƶründe Ƨok ƶnemli bir kimyasaldır ve ƶncelikle nitrojen iƧeren gübrelerin yanı sıra nitrik asit, polimerler ve farmasƶtiklerin üretiminde kullanılır. Ayrıca, yüksek enerjili, karbon-nƶtr bir enerji taÅıyıcısı olarak deÄerlendirilmektedir. Åu anda NH3 üretimi enerji yoÄun Haber-Bosch prosesi ile gerƧekleÅtirilmektedir. Bu süreƧte hidrojen ve enerji kaynaÄı olarak fosil yakıtlar kullanılmakta ve ƶnemli miktarda karbondioksit emisyonuna neden olmaktadır. Elektrokimyasal süreƧler kullanılarak hava, su ve yenilenebilir elektrikten NH3 üretimi bu sorunlara potansiyel bir Ƨƶzüm olarak ƶnerilmiÅtir. Bu tezde, nitrat (NO3-) indirgemesi yoluyla elektrokimyasal amonyak sentezinde Ƨoklu deÄerlik durumları, kristal yapısı ve elektrokimyasal iÅlevleri nedeniyle CeO2 kullandık. Ayrıca, lityum metal katkısı nitratın amonyaÄa indirgenmesinde ƶnemli bir rol oynamıÅtır. Ultra sprey piroliz yƶntemi kullanılarak nano boyutta sentezlenen iƧi boÅ küre toz malzemeler XRD, XPS, Raman spektroskopisi, SEM ve TEM ile karakterize edilmiÅtir. Kronoamperometri deneylerini iƧeren elektrokimyasal aktivite ƧalıÅmaları yürütülmüŠve ardından amonyak tayini iƧin indofenol mavisi yƶntemi kullanılmıÅtır. 10% Li-katkılı CeO2 %82,9'luk bir faradaik verimlilik (F.E) vermiÅtir. Fe emdirme ƧalıÅmaları sayesinde performans ve verimlilik daha da arttırılarak %94 F.E ve ayrıca 1 mg h-1.mg-1 NH3 verim oranı elde edilmiÅtir. Bu sonuƧlar, lityum katkılı CeO2 ile nitrat indirgemesinin baÅarılı sonuƧlarını ve amonyak üretimi iƧin yenilikƧi ve yüksek performanslı bir malzemenin sentezlendiÄini gƶstermektedir.
Source
Publisher
KoƧ University
Subject
Ammonia, Synthesis, Catalysis
Citation
Has Part
Source
Book Series Title
Edition
DOI
item.page.datauri
Link
Rights
restrictedAccess
Copyrights Note
© All Rights Reserved. Accessible to Koç University Affiliated Users Only!