美國(guó)合成氨新技術(shù)可使化肥生產(chǎn)更環(huán)保

美國(guó)佛羅里達(dá)中部大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員日前開(kāi)發(fā)出一種新的電化學(xué)技術(shù)，可在常溫常壓下用氮?dú)夂退a(chǎn)氨，只需消耗少量電力，效率高于同類(lèi)技術(shù)。

以氨為基礎(chǔ)的化肥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)一大支柱。目前工業(yè)上使用的合成氨技術(shù)仍是20世紀(jì)早期出現(xiàn)的哈伯法，使氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏合掳l(fā)生反應(yīng)，能耗和溫室氣體排放量都較高。用電化學(xué)方法合成氨以取代哈伯法，是相關(guān)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

在以往研究中，反應(yīng)的選擇性一直很低，法拉第效率，即反應(yīng)消耗電荷占通過(guò)電極表面總電荷的比率，往往不足1%，這意味著超過(guò)99%的電能都被不需要的副反應(yīng)消耗掉了。新技術(shù)的關(guān)鍵在于用金屬鈀化合物的納米粒子作為催化劑，提高反應(yīng)的活躍程度和選擇性，法拉第效率達(dá)到了8.2%。新技術(shù)所需要的電壓也比較低。

研究人員說(shuō)，鈀催化劑的特殊性質(zhì)使它能高效地將水分子里的氫原子轉(zhuǎn)移給氮分子，提高合成氨關(guān)鍵步驟的效率，抑制副反應(yīng)，效果比金和鉑等其他催化劑更好。這個(gè)思路還可能用于其他領(lǐng)域，例如用二氧化碳制取燃料。

這項(xiàng)技術(shù)不需要高溫高壓，生產(chǎn)設(shè)施可安裝在任何有電力供應(yīng)的地方，例如風(fēng)力或太陽(yáng)能發(fā)電站，可望實(shí)現(xiàn)合成氨的可持續(xù)、分布式生產(chǎn)。

相關(guān)論文發(fā)表在新一期英國(guó)《自然·通訊》雜志上。