研究人员在低温下实现了氨合成的高效过程

我们的社会比以往任何时候都需要氨。

化肥，塑料，纤维，药品，热泵中制冷剂，甚至爆炸物都使用氨作为原料。此外，由于其高氢含量，已经提出了氨作为氢载体。

在Haber-Bosch工艺中，这是氨合成的主要方法，氮使氢反应使用金属催化剂产生氨。然而，该工业过程在200atm和近500℃（约932°F）的高反应温度下进行。此外，氨的生产需要使用多少天然气，所以科学家们一直在寻找在低温下的替代方法，以可持续合成氨。

在最近的一项研究中，来自Waseda大学和Nippon Shokubai有限公司的研究人员在低温下实现了高效的氨合成，据报道的最高产量。

“通过将电场施加到我们实验中使用的催化剂，我们在非常温和的条件下实现了氨合成的有效，小规模的过程，”亚萨大学亚瑟塞基教授说。“使用这种新方法，我们可以收集高纯氨作为压缩液体，开放的门，以开发在可再生能源上运行的按需氨生产厂。”

该研究发表于化学科学。亚博老虎机网登录

1972年，发现具有碱金属的钌（Ru）催化剂可降低Haber-Bosch加工所需的反应温度和压力，并且自此发现以来已经提出了不同的方法。不幸的是，通过动力学限制阻碍了氨合成率。

“我们向Ru-CS催化剂施加直接电流电场，为我们的氨合成，并获得高度高生产能效率的高约30mmol GCAT-1H-1的显着高氨场。更不用说，这是在低反应温度和大气压到9atm的压力下进行的，这是动力学上可控的。产生氨的能量消耗也很低。“

研究人员能够通过称为表面质子跳跃的机制获得这种结果，由电场触发的独特的表面传导。

“我们的实验研究包括电子显微镜观察，红外光谱测量和使用氮气的同位素交换试验，证明质子跳跃在反应中起着重要作用，即使在低温下激活氮气，并使苛刻的条件要求激活氮气，“解释塞克琳教授。

新技术还解决了常规氨合成中的障碍，例如Ru催化剂的氢中毒和氮解离的延迟。此外，研究结果表明，可以实现更小的，更多的分散的氨化产量，并建立在可再生能源上运行的高效氨植物。预计这种氨植物将每天生产10至100吨氨。Sekine教授认为，他们的发现对于未来的能源和物质来源也很重要。

来源：https://www.waseda.jp/