德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)和杜伊斯堡-埃森大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種新型催化劑，能夠促進(jìn)將氨轉(zhuǎn)化為氫氣和肥料前體亞硝酸鹽的化學(xué)反應(yīng)。相關(guān)研究論文發(fā)表于最新一期《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志。
此前，生產(chǎn)氫氣和生產(chǎn)肥料分屬于不同的化學(xué)過程。研究人員解釋說，氫氣的生產(chǎn)通常是通過電解水實(shí)現(xiàn)的，而為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性，這個(gè)過程需要依賴可再生能源。此外，氫氣的運(yùn)輸方式主要有液態(tài)和氣態(tài)運(yùn)輸兩種，但氫氣只有在-253℃的極低溫度或高壓下才會(huì)變成液體，因此其運(yùn)輸難度相對(duì)較大。替代方案是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)將氫氣轉(zhuǎn)化為氨（NH3），因?yàn)榘痹?33℃時(shí)即可液化，而且其能量密度高，更便于運(yùn)輸。使用時(shí)，科學(xué)家通過反向哈伯—博施反應(yīng)，將氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂蜌錃狻?/p>
由于氮?dú)獾幕瘜W(xué)鍵非常牢固，所以氨很容易轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑓s很難轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽。研究人員面臨的挑戰(zhàn)是找到一種合適的催化劑。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，他們證明多金屬催化劑適用于這一目的。
研究人員結(jié)合反向哈伯—博施反應(yīng)與水的二次電解，使用氣體擴(kuò)散電極，并在該反應(yīng)中添加了多金屬催化劑。結(jié)果顯示，氨和水發(fā)生反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生亞硝酸鹽和氫氣。該反應(yīng)可將87%的轉(zhuǎn)移電子用于轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，而且這一過程中氫氣產(chǎn)量會(huì)加倍。亞硝酸鹽可以進(jìn)一步加工成肥料。
該研究首次證明這兩個(gè)化學(xué)過程可以在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上結(jié)合使用，但要實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，還有很長(zhǎng)的路要走。
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