Publication:
Electrochemical ammonia synthesis via nitrate reduction over lithium incorporated CeO2

Thumbnail Image

School / College / Institute

Organizational Unit

Program

Chemistry

KU Authors

Co-Authors

Authors

Advisor

YƖK Thesis ID

851001

Approval Date

Publication Date

Language

Type

Embargo Status

No

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Alternative Title

Lityum döşenmiş CeO2 ile, elektrokimyasal yöntemle 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 taşıyıcısı olarak değerlendirilmektedir. Şu anda NH3 üretimi enerji yoğun Haber-Bosch prosesi ile gerƧekleştirilmektedir. Bu süreƧte hidrojen ve enerji kaynağı 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 ƶnerilmiştir. Bu tezde, nitrat (NO3-) indirgemesi yoluyla elektrokimyasal amonyak sentezinde Ƨoklu değerlik durumları, kristal yapısı ve elektrokimyasal işlevleri nedeniyle CeO2 kullandık. Ayrıca, lityum metal katkısı nitratın amonyağa indirgenmesinde ƶnemli bir rol oynamıştır. Ultra sprey piroliz yƶntemi kullanılarak nano boyutta sentezlenen iƧi boş küre toz malzemeler XRD, XPS, Raman spektroskopisi, SEM ve TEM ile karakterize edilmiştir. Kronoamperometri deneylerini iƧeren elektrokimyasal aktivite Ƨalışmaları yürütülmüş ve ardından amonyak tayini iƧin indofenol mavisi yƶntemi kullanılmıştır. 10% Li-katkılı CeO2 %82,9'luk bir faradaik verimlilik (F.E) vermiştir. Fe emdirme Ƨalışmaları sayesinde performans ve verimlilik daha da arttırılarak %94 F.E ve ayrıca 1 mg h-1.mg-1 NH3 verim oranı elde edilmiştir. Bu sonuƧlar, lityum katkılı CeO2 ile nitrat indirgemesinin başarılı sonuƧlarını ve amonyak üretimi iƧin yenilikƧi ve yüksek performanslı bir malzemenin sentezlendiğini 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!

Endorsement

Review

Supplemented By

Referenced By

0

Views

0

Downloads