美國(guó)紐約州立大學(xué)布法羅分校的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出用電化學(xué)方法合成氨的新型裝置，效率相對(duì)較高，可在室溫條件下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
氨是生產(chǎn)化肥和化學(xué)品的關(guān)鍵原料，當(dāng)前普遍應(yīng)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(jìn)行，能耗大、對(duì)廠房設(shè)備的要求高。
據(jù)紐約州立大學(xué)布法羅分校日前發(fā)布的新聞公報(bào)，該校團(tuán)隊(duì)參考了自然界中氮?dú)廪D(zhuǎn)變成氨的過程。閃電使大氣中氮?dú)夥纸?，生成氮氧化物，后者隨雨水進(jìn)入土壤，通過細(xì)菌作用轉(zhuǎn)化成氨。
新型裝置分為等離子體反應(yīng)腔和電化學(xué)反應(yīng)腔兩個(gè)部分。給等離子體反應(yīng)腔通電，可以在內(nèi)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(zhì)隨后被送入電化學(xué)反應(yīng)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?dú)夂铣砂钡牟煌磻?yīng)路徑，確定其中瓶頸所在，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)催化劑。在實(shí)驗(yàn)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(shí)能催化生成81.2毫克氨，持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過1000小時(shí)。
該團(tuán)隊(duì)接下來(lái)將擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，設(shè)法將新技術(shù)投入商業(yè)化應(yīng)用。研究人員說，許多發(fā)展中國(guó)家無(wú)力建設(shè)使用哈伯-博施法的大型工廠，他們的新技術(shù)可大幅縮小合成氨設(shè)備的規(guī)模，有望幫助欠發(fā)達(dá)地區(qū)自行生產(chǎn)化肥。
這項(xiàng)研究的論文已發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》。
