新催化劑能使氫氣和化肥同步產(chǎn)出

2024-07-18 20:07:49 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào) 作者: 劉霞

科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

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(guò)程。研究人員解釋說(shuō),氫氣的生產(chǎn)通常是通過(guò)電解水實(shí)現(xiàn)的,而為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性,這個(gè)過(guò)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(guò)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)?,卻很難轉(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(guò)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(guò)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(guò)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。

責(zé)任編輯: 常麗君