سنتز فوتوالکتروشیمیایی آمونیاک ۲۰۲۱
Photo-Electrochemical Ammonia Synthesis 2021

آمونیاک، با دارا بودن چگالی انرژی بالا و محتوای هیدروژن، به عنوان یک سوخت مایعِ خنثی از نظر کربن، برای ذخیره سازی منابع انرژی تجدیدپذیر متناوب و تولید برق، نویدبخش است. کتاب «سنتز فوتوالکتروشیمیایی آمونیاک: کشف نانوکاتالیزگر، طراحی راکتور و طیف‌سنجی پیشرفته» به سنتز نانومواد پلاسمونیکی هیبریدی جدید و کاربرد آنها در سیستم‌های فوتوالکتروشیمیایی برای تبدیل مولکول‌های کم‌انرژی به مولکول‌های با ارزش‌افزوده بالا می‌پردازد و به‌طور خاص، واکنش کاهش نیتروژن فوتوالکتروشیمیایی (NRR) را برای سنتز آمونیاک، به عنوان یک جایگزین جذاب برای فرآیند ترموشیمیایی دیرینه، بررسی می‌کند.

* چارچوبی علمی و یکپارچه ارائه می‌دهد که شیمی مواد، فوتوالکتروشیمی و طیف‌سنجی را برای غلبه بر چالش‌های مرتبط با ذخیره‌سازی و انتقال انرژی تجدیدپذیر ترکیب می‌کند.

* شیمی مواد را برای سنتز طیفی از الکتروکاتالیزگرهای (فوتو) ناهمگن، از جمله نانوساختارهای پلاسمونیکی و هیبریدی پلاسمونیکی-نیمه‌رسانا، برای تبدیل انتخابی و کارآمد N2 به NH3 مرور می‌کند.

* طراحی راکتور جدید را برای مطالعه فرآیندهای ردوکس در سیستم تبدیل انرژی فوتوالکتروشیمیایی و برای محک زدن گزینش‌پذیری و فعالیت نانوکاتالیزگرها در برابر NRR پوشش می‌دهد.

* کاربرد تکنیک‌های طیف‌سنجی پیشرفته را برای بررسی مکانیزم واکنش سنتز آمونیاک مورد بحث قرار می‌دهد.

* تحلیل تکنو-اقتصادی ارائه می‌دهد و اهداف عملکردی را برای توسعه و تجاری‌سازی سنتز الکتروشیمیایی آمونیاک ارائه می‌کند.

این کتاب برای پژوهشگران، دانشجویان پیشرفته و متخصصان صنعت که در زمینه ذخیره سازی و تبدیل انرژی پایدار در رشته‌های مهندسی شیمی، مهندسی مکانیک، علم و مهندسی مواد، مهندسی محیط زیست و زمینه‌های مرتبط فعالیت می‌کنند، ارزشمند است.

Ammonia holds great promise as a carbon-neutral liquid fuel for storing intermittent renewable energy sources and power generation due to its high energy density and hydrogen content. Photo-Electrochemical Ammonia Synthesis: Nanocatalyst Discovery, Reactor Design, and Advanced Spectroscopy covers the synthesis of novel hybrid plasmonic nanomaterials and their application in photo-electrochemical systems to convert low energy molecules to high value-added molecules and looks specifically at photo-electrochemical nitrogen reduction reaction (NRR) for ammonia synthesis as an attractive alternative to the long-lasting thermochemical process.

• Provides an integrated scientific framework, combining materials chemistry, photo-electrochemistry, and spectroscopy to overcome the challenges associated with renewable energy storage and transport
• Reviews materials chemistry for the synthesis of a range of heterogeneous (photo) electrocatalysts including plasmonic and hybrid plasmonic-semiconductor nanostructures for selective and efficient conversion of N2 to NH3
• Covers novel reactor design to study the redox processes in the photo-electrochemical energy conversion system and to benchmark nanocatalysts’ selectivity and activity toward NRR
• Discusses the use of advanced spectroscopic techniques to probe the reaction mechanism for ammonia synthesis
• Offers techno-economic analysis and presents performance targets for the scale-up and commercialization of electrochemical ammonia synthesis

This book is of value to researchers, advanced students, and industry professionals working in sustainable energy storage and conversion across the disciplines of Chemical Engineering, Mechanical Engineering, Materials Science and Engineering, Environmental Engineering, and related areas.