一种绿色合成氨的方法可以养活全世界

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2018-05-23 11:10:51  浏览次数：2177

弗吉尼亚理工大学的一个UCF研究小组开发了一种新的“绿色”合成氨的方法，这可能有助于为上升的世界人口提供更可持续的饲料。

物理学助理教授教授Xiaofeng Feng说：“这种新方法可以利用可再生能源促进氨生产，例如太阳能或风能产生的电力。”“从根本上说，这种新方法有助于推动人类社会的可持续发展。”

氨是氮和氢的化合物，对地球上的所有生命都是必不可少的，也是用于粮食生产的大多数肥料的重要成分。自第一次世界大战以来，化肥中的氨主要是用Haber-Bosch法生产的，这是能源和化石燃料密集型的方法。迄今为止，在改进该进程方面存在着重大障碍。

研究小组的新方法被记录在今天在线出版的《自然通讯》杂志上。

氨合成的最大障碍是激活氮分子的高能屏障。为了使化学过程达到高反应速率，氮和氢分子必须在压力为氮和氢分子必须在2200-5100磅/平方英寸的压力下加热到662-1022°F的温度。翻译：化学反应只发生在非常高的温度和压力条件下。

在较温和的条件下进行氨合成的努力很多，其中之一就是利用电能。在室温下的电化学方法中，利用活性电子来驱动以水为氢源的反应，但通过电极的电子不能得到有效利用，反应速率很低。

“我们的研究发现了一种新的机制，通过钯氢化物的催化剂，电子可以更有效地使用。这种新的方法不仅为氨合成提供了一条以最小的电能为基础的新的途径，而且还激励同行研究者利用这一原理来解决可再生能源转换方面的其他具有挑战性的反应，例如将二氧化碳转化为燃料。”Feng说。

共同作者之一、弗吉尼亚理工大学的助理教授Hongliang Xin说，在这个新的研究领域还有很多东西需要探索。

“这是一个非常令人兴奋的研究，在室温下将氮转化为氨。量子化学模拟揭示了具有低能垒的钯催化剂的独特反应途径。”Xin说。“然而，详细的机制，特别是它与盗电子氢气的竞争和工作电压的影响，在很大程度上仍然是未知的。”