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美研究人员开发出电化学合成氨新技术

2025/1/2 11:06:40    来源：新华社

　　美国纽约州立大学布法罗分校的团队开发出用电化学方法合成氨的新型装置，效率相对较高，可在室温条件下长时间稳定运行。

　　氨是生产化肥和化学品的关键原料，当前普遍应用的合成氨工艺是历史超过百年的哈伯-博施法，需要在高温高压下进行，能耗大、对厂房设备的要求高。

　　据纽约州立大学布法罗分校日前发布的新闻公报，该校团队参考了自然界中氮气转变成氨的过程。闪电使大气中氮气分解，生成氮氧化物，后者随雨水进入土壤，通过细菌作用转化成氨。

　　新型装置分为等离子体反应腔和电化学反应腔两个部分。给等离子体反应腔通电，可以在内部模拟闪电效果，利用空气生成不同氮氧化物的混合物。这些物质随后被送入电化学反应腔，在铜-钯合金的催化作用下生成氨。

　　为提高效率，研究人员分析了由氮气合成氨的不同反应路径，确定其中瓶颈所在，有针对性地设计催化剂。在实验中，他们使用的泡沫状铜-钯合金在2安培的电流作用下，每平方厘米每小时能催化生成81.2毫克氨，持续稳定运行超过1000小时。

　　该团队接下来将扩大生产规模，设法将新技术投入商业化应用。研究人员说，许多发展中国家无力建设使用哈伯-博施法的大型工厂，他们的新技术可大幅缩小合成氨设备的规模，有望帮助欠发达地区自行生产化肥。

　　这项研究的论文已发表在《美国化学学会杂志》。

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