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美研究人員開發(fā)出電化學合成氨新技術

2025/1/2 11:06:40    來源：新華社

　　美國紐約州立大學布法羅分校的團隊開發(fā)出用電化學方法合成氨的新型裝置，效率相對較高，可在室溫條件下長時間穩(wěn)定運行。

　　氨是生產化肥和化學品的關鍵原料，當前普遍應用的合成氨工藝是歷史超過百年的哈伯-博施法，需要在高溫高壓下進行，能耗大、對廠房設備的要求高。

　　據(jù)紐約州立大學布法羅分校日前發(fā)布的新聞公報，該校團隊參考了自然界中氮氣轉變成氨的過程。閃電使大氣中氮氣分解，生成氮氧化物，后者隨雨水進入土壤，通過細菌作用轉化成氨。

　　新型裝置分為等離子體反應腔和電化學反應腔兩個部分。給等離子體反應腔通電，可以在內部模擬閃電效果，利用空氣生成不同氮氧化物的混合物。這些物質隨后被送入電化學反應腔，在銅-鈀合金的催化作用下生成氨。

　　為提高效率，研究人員分析了由氮氣合成氨的不同反應路徑，確定其中瓶頸所在，有針對性地設計催化劑。在實驗中，他們使用的泡沫狀銅-鈀合金在2安培的電流作用下，每平方厘米每小時能催化生成81.2毫克氨，持續(xù)穩(wěn)定運行超過1000小時。

　　該團隊接下來將擴大生產規(guī)模，設法將新技術投入商業(yè)化應用。研究人員說，許多發(fā)展中國家無力建設使用哈伯-博施法的大型工廠，他們的新技術可大幅縮小合成氨設備的規(guī)模，有望幫助欠發(fā)達地區(qū)自行生產化肥。

　　這項研究的論文已發(fā)表在《美國化學學會雜志》。

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