新催化剂能使氢气和化肥同步产出
发布时间: 2024-07-20 08:02:37
研究人员解释实验原理。图片来源：物理学家组织网 科技日报讯（记者刘霞）德国波鸿鲁尔大学和杜伊斯堡-埃森大学的科学家们发现了一种新型催化剂，能够促进将氨转化为氢气和肥料前体亚硝酸盐的化学反应。相关研究论文发表于最新一期《德国应用化学》杂志。
此前，生产氢气和生产肥料分属于不同的化学过程。研究人员解释说，氢气的生产通常是通过电解水实现的，而为了实现可持续性，这个过程需要依赖可再生能源。此外，氢气的运输方式主要有液态和气态两种，但氢气只有在-253℃的极低温度或高压下才会变成液体，因此其运输难度相对较大。替代方案是在生产现场将氢气转化为氨（NH3），因为氨在-33℃时即可液化，而且其能量密度高，更便于运输。使用时，科学家通过反向哈伯-博施反应，将氨转化为氮气和氢气。
由于氮气的化学键非常牢固，所以氨很容易转化为氮气，却很难转化为亚硝酸盐。研究人员面临的挑战是找到一种合适的催化剂。经过实验，他们证明多金属催化剂适用于这一目的。
研究人员结合反向哈伯-博施反应与水的二次电解，使用气体扩散电极，并在该反应中添加了多金属催化剂。结果显示，氨和水发生反应时，产生亚硝酸盐和氢气。该反应可将87%的转移电子用于转化成亚硝酸盐，而且这一过程中氢气产量会加倍。亚硝酸盐可以进一步加工成肥料。
该研究首次证明这两个化学过程可以在实验室规模上结合使用，但要实现工业规模生产，还有很长的路要走。
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