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科研人員發(fā)展電驅(qū)動(dòng)化學(xué)鏈合成氨新技術(shù)
氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一，然而氫氣的儲(chǔ)運(yùn)難題是制約其規(guī)模化發(fā)展的主要因素。氨具有儲(chǔ)氫量高、易液化、便于儲(chǔ)運(yùn)等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最具潛力的氫能載體之一，近期備受業(yè)界青睞。近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳萍、副研究員曹湖軍、副研究員高文波團(tuán)隊(duì)在化學(xué)鏈合成氨研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種亞氨基鋰（Li2NH）介導(dǎo)的電驅(qū)動(dòng)化學(xué)鏈合成氨（ECLAS）新過(guò)程，為可再生能源驅(qū)動(dòng)的“綠色合成氨”過(guò)程提供了研究思路。相關(guān)成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)能源快報(bào)》上，并被評(píng)選為內(nèi)封面文章。
內(nèi)封面圖片（研究團(tuán)隊(duì)供圖）
目前，工業(yè)合成氨主要采用化石能源驅(qū)動(dòng)的Haber-Bosch工藝，但這是一種高能耗、高碳排放的過(guò)程。因此，開(kāi)發(fā)可再生能源驅(qū)動(dòng)的“綠色合成氨”過(guò)程面臨挑戰(zhàn)。
團(tuán)隊(duì)在前期開(kāi)發(fā)氫化物介導(dǎo)低溫催化合成氨及亞氨基化物介導(dǎo)熱化學(xué)鏈合成氨研究的基礎(chǔ)上，提出了一種電驅(qū)動(dòng)的化學(xué)鏈合成氨新過(guò)程，提高了該熱化學(xué)鏈合成氨過(guò)程的產(chǎn)氨速率和加氫產(chǎn)氨反應(yīng)的氨平衡濃度。并且，不同于文獻(xiàn)報(bào)道的Li3N介導(dǎo)的電化學(xué)合成氨過(guò)程（三步反應(yīng)：Li+還原為L(zhǎng)i；Li固氮生成Li3N；Li3N再質(zhì)子化生成氨和Li+），本工作中利用的是LiH和Li2NH之間的轉(zhuǎn)化生成氨過(guò)程（兩步反應(yīng)：LiH固氮生成Li2NH；Li2NH加氫生成氨并再生LiH），理論上具有更優(yōu)的反應(yīng)熱力學(xué)，因此可在更低的電壓下實(shí)施高效產(chǎn)氨。
本研究展示了亞氨基化物作為載氮體在電驅(qū)動(dòng)化學(xué)鏈合成氨中的潛力，并為開(kāi)發(fā)由可再生能源驅(qū)動(dòng)的“綠色合成氨”過(guò)程提供了設(shè)計(jì)思路。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c02730
