绿氨合成“绿氨”技术让合成氨摆脱高温高压依赖

以空气和水作为原料,熊宇杰教授的团队把绿氨合成标准化了,让它在常温常压下就能快速完成。这一方案于3月11日在《自然·协议》(Nature Protocols)上公之于众。据中新网合肥报道,熊宇杰所在的中国科大,给了氨合成这个难题一个崭新的解答。 把可再生电能作为驱动力,这个技术让工业上的合成氨摆脱了对高温高压的依赖。其实熊宇杰团队一直就在研究用小分子来搞能源化工,这次他们联手了中国科学院电工研究所的邵涛团队。把滑动弧放电等离子体反应器和膜电极组件反应器结合起来,这就是他们的核心招数。 他们采用了一个“两步走”的策略:第一步用等离子体把空气中的氮气激活成氮氧化物;第二步让氮氧化物溶入水中变成硝酸根,然后再通过电催化的方式高选择性地还原成氨。相比传统的氮气还原反应,这种方法不仅避免了反应难启动、速度慢的毛病,还能利用工业含氮废气来充当原料,这可是个了不起的废物利用新思路。 论文里详细讲解了这个系统的运行原理,把催化剂怎么做、反应器怎么摆、参数怎么调以及数据怎么算都给写清楚了。这个标准化的方案给大家做重复实验和改进系统提供了一套可操作的框架,很可能会推动那种分散式的可持续合成氨技术往前走一大步。 作为一种关键的化工原料,氨在化肥、聚合物这些东西的生产里特别重要。传统的合成氨方法虽然有用,但能耗大还排放多。所以怎么在温和条件下高效地制造“绿氨”,一直是能源化工界最关心的话题。