СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА ИЗ АЗОТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ОСНОВЕ СУЛЬФИДА МЕТАЛЛА

1. Способ производства аммиака, включающий:
2
подачу N в электролитическую ячейку, которая содержит катод, анод, электролит и по меньшей мере один источник протонов;
2
обеспечение контакта N с электродной поверхностью катода в электролитической ячейке, при этом указанная электродная поверхность включает каталитическую поверхность, содержащую по меньшей мере один сульфид переходного металла; и
пропускание тока через указанную электролитическую ячейку, в результате чего азот реагирует с протонами с образованием аммиака.
2. Способ по п. 1, в котором катализатор включает один или несколько сульфидов переходного металла, выбранных из группы, состоящей из сульфида иттрия, сульфида скандия, сульфида циркония, сульфида титана, сульфида ванадия, сульфида хрома, сульфида ниобия, сульфида никеля, сульфида железа, сульфида марганца, сульфида кобальта, сульфида иридия, сульфида меди, сульфида осмия, сульфида рутения и сульфида родия.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором каталитическая поверхность включает по меньшей мере одну поверхность, имеющую структуру галита, структуру NiAs-типа или структуру пирита.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором каталитическая поверхность включает по меньшей мере одну поверхность, имеющую грань (100) или грань (111).
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, где аммиак образуется в электролитической ячейке при потенциале электрода менее примерно -1,2 В, более предпочтительно менее примерно -0,6 В и даже более предпочтительно менее примерно -0,3 В с использованием обратимого водородного электрода (RHE) в качестве эталона.
2
3
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, где образуется менее 50% молей H по сравнению с образующимися молями NH, и предпочтительно менее 20% и даже более предпочтительно менее 10%.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанная электролитическая ячейка содержит один или несколько электролитических растворов, которые предпочтительно являются водными электролитическими растворами.
8. Способ по п. 7, в котором электролитическая ячейка включает жидкий электролит, выбранный из группы, состоящей из водного электролитического раствора, электролита, содержащего органический растворитель, предпочтительно органический растворитель, смешивающийся с водой, который смешан с водным электролитом.
2
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, где источником протонов при образовании аммиака является расщепление воды на аноде или реакция окисления H на аноде.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, где электролитическая ячейка содержит анод в одном отсеке ячейки и катод в другом отсеке ячейки.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, который проводят при температуре в диапазоне от примерно 0°C до примерно 50°C, предпочтительно в диапазоне от примерно 10°C до примерно 40°C, более предпочтительно в диапазоне от примерно 20°C до примерно 30°C, даже более предпочтительно в диапазоне от примерно 20°C до примерно 25°C.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, который проводят при атмосферном давлении.
13. Способ по любому из пп. 1-11, который проводят при давлении в диапазоне от 1 до 30 атмосфер, предпочтительно в диапазоне от 1 до 20 атмосфер, предпочтительно в диапазоне от 1 до 10 атмосфер, более предпочтительно в диапазоне от 1 до 5 атмосфер.
2
14. Способ по любому из пп. 1-13, где указанная подача N в электролитическую ячейку включает подачу в электролитическую ячейку газообразного азота или воздуха или жидкости с растворенным азотом.
15. Система для выработки аммиака, включающая по меньшей мере одну электрохимическую ячейку, содержащую по меньшей мере один катодный электрод, имеющий каталитическую поверхность, причем каталитическая поверхность включает по меньшей мере один катализатор, содержащий один или несколько сульфидов переходных металлов.
16. Система по п. 15, в которой указанный один или несколько сульфидов переходного металла выбраны из группы, состоящей из сульфида иттрия, сульфида скандия, сульфида циркония, сульфида титана, сульфида ванадия, сульфида хрома, сульфида ниобия, сульфида никеля, сульфида железа, сульфида марганца, сульфида кобальта, сульфида иридия, сульфида меди, сульфида осмия, сульфида рутения, сульфида родия и их комбинаций.
17. Система по любому из пп. 15-16, в которой каталитическая поверхность включает по меньшей мере одну поверхность, имеющую структуру галита, структуру NiAs-типа или структуру пирита.
18. Система по любому из пп. 15-17, в которой каталитическая поверхность включает по меньшей мере одну поверхность, имеющую грань (100) или грань (111).
19. Система по любому из пп. 15-18, в которой указанная электролитическая ячейка дополнительно содержит один или несколько электролитических растворов, предпочтительно кислотный, нейтральный или щелочной водный раствор.
20. Система по п. 19, в которой раствор электролита включает водный, смешивающийся с водой органический растворитель.
21. Система по любому из пп. 15-20, в которой электролитическая ячейка содержит анод в одном отсеке ячейки и катод в другом отсеке ячейки.