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Development of Suppressed Ion Chromatography for the Online Quantification of Cations in Electrochemical Ammonia Synthesis Research

Bragulla, Sebastian und Lorenz, Julian und Harms, Corinna und Wark, Michael und Friedrich, Kaspar Andreas (2026) Development of Suppressed Ion Chromatography for the Online Quantification of Cations in Electrochemical Ammonia Synthesis Research. ChemSusChem, 19 (3), Seiten 1-12. Wiley. doi: 10.1002/cssc.202501974. ISSN 1864-5631.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1002/cssc.202501974

Kurzfassung

Practical research on the electrochemical nitrogen reduction reaction (eNRR) requires quantitative ammonia trace analysis because production rates are on the order of µg h−1 in aqueous electrolyte. This challenge is further aggravated by complex sample matrices. Ion chromatography is a powerful analytical technique for the quantitative determination of ammonium down to ppb-concentrations, but requires matrix elimination (ME) for these kinds of sample. We developed a suppressed cation chromatography method using automated matrix neutralization and ME to quantitatively determine ammonium in 0.2 M sulfuric acid electrolyte at µg L−1 concentrations for use in NRR research. Although direct conductivity detection of cations is less sensitive than unsuppressed indirect conductivity detection, baseline noise requires suppression at these concentrations. Nonlinearity of the calibration curve became noticeable below ≈ 1 ng ammonium. A method limit of detection of 2 µg L−1 (ppbmol) for ammonium was achieved at 100 µL injection volume. Direct coupling of the electrochemical cell and IC enabled online quantification. This online measurement of ammonium in 0.2 M sulfuric acid electrolyte revealed ammonium contamination rapidly liberated from the hitherto judged negligible Nafion ionomer of the gas diffusion electrode at open circuit voltage, showing prior production rates to be likely false positives.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222729/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Development of Suppressed Ion Chromatography for the Online Quantification of Cations in Electrochemical Ammonia Synthesis Research
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bragulla, SebastianSebastian.Bragulla (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lorenz, Julianjulian.lorenz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9936-7667NICHT SPEZIFIZIERT
Harms, CorinnaCorinna.Harms (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wark, MichaelCarl von Ossietzky Universityhttps://orcid.org/0000-0002-8725-0103NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 Februar 2026
Erschienen in:ChemSusChem
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:19
DOI:10.1002/cssc.202501974
Seitenbereich:Seiten 1-12
Verlag:Wiley
ISSN:1864-5631
Status:veröffentlicht
Stichwörter:analytical methods, electrochemistry, ion chromatography, nitrogen, renewable resources
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Bragulla, Sebastian
Hinterlegt am:27 Mär 2026 13:11
Letzte Änderung:27 Mär 2026 13:11

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