전기화학적 리튬 매개 질소 환원(Electrochemical lithium-mediated nitrogen reduction, Li-NRR)은 암모니아 합성을 위한 Haber–Bosch에 대한 지속가능한 대안으로 주목받고 있다. 효율성과 안정성은 반응물 수송을 조절하고 부반응을 억제하는 고체 전해질 계면(solid electrolyte interphase, SEI)에 의해 결정적으로 좌우된다. 음이온이 풍부한 용매화 조건에서 형성되는 음이온 유래 SEI는 유익하지만, 기존의 전기이중층(electric double layer, EDL)은 음이온을 음극에서 반발시켜 유리한 SEI 형성을 제한한다. 따라서 본 연구에서는 음이온 반발을 완화하고 계면 용매의 축적을 감소시키는, 양전하를 띤 이온성 계면층을 형성하는 양이온성 이오노머 첨가제를 도입한다. 이미다졸리움(imidazolium, C3H4N2) 기능화 양이온 이오노머는 조절된 EDL 형성을 가능하게 하여 패러데이 효율과 암모니아 생성량이 각각 92 ± 3%와 58 ± 4 nmol s–1 cm–2에 이르렀으며, 이는 기존 EDL(63 ± 7%, 28 ± 9 nmol s–1 cm–2)을 현저히 상회한다. 계산 및 in situ 분광 분석을 통해 음이온 반발의 유의미한 감소가 확인되었다. 다양한 리튬염에 걸친 적용 가능성은 Li-NRR에서 이 양이온성 이오노머 기반 EDL 공학의 전반적 효과가 뚜렷함을 명확히 보여준다.

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