Aktivierung reduktiver Stickstoffspezies durch gepulste Elektrolyse : aktuelle Fortschritte und Zukunftsaussichten

Abstract

Die elektrochemische Reduktion von Stickstoffverbindungen bietet einen nachhaltigen Ansatz zur Minderung der Stickstoffbelastung der Umwelt und ermöglicht gleichzeitig die Herstellung wertvoller Chemikalien wie Ammoniak, Hydroxylamin und C–N-gekoppelter organischer Stickstoffverbindungen. Die praktische Umsetzung herkömmlicher potentiostatischer Verfahren wird jedoch durch eine geringe Produktselektivität und die konkurrierende Wasserstoffentwicklung behindert. Die gepulste Elektrolyse hat sich als transformative Strategie erwiesen, um diese Herausforderungen zu bewältigen, indem sie die Dynamik der Katalysatoroberfläche mit lokalen mikroumweltbedingten Veränderungen und der Reaktionskinetik synchronisiert. Diese Mini-Übersicht beleuchtet die jüngsten Fortschritte in der gepulsten Elektrolyse zur Reduktion von Stickstoffverbindungen, mit besonderem Fokus darauf, wie dynamische Potenziale das Verhalten von Elektrokatalysatoren und die Reaktionsumgebung beeinflussen. Wichtige mechanistische Erkenntnisse und innovative Forschungsergebnisse werden diskutiert, gefolgt von einem Ausblick auf etablierte Systeme und zukünftige Entwicklungen hin zu einer skalierbaren und energieeffizienten Stickstoffaktivierung.