这种新催化剂可以在室温下从空气和水中产生氨

忘掉大型工厂吧!一种新型便携式设备可以让农民在田间直接生产氨,从而降低成本和排放。

来源:ZME科学

氨是现代文明的无名英雄之一。没有它,世界农业生产力将只有今天的一小部分,数十亿人将挨饿。然而,目前氨的生产——主要是通过哈伯-博施工艺——付出了巨大的环境代价。

人类使用的近 2% 的能源用于生产氨,这对温室气体排放产生了重大影响。现在,一项创新突破为可持续生产氨提供了一条有希望的途径,只利用空气、水蒸气和一种巧妙的催化剂。

用于氨生产
斯坦福校园内绿色氨现场制备和设备运行的示意图。图片来源:Song 等人 (2024)。
斯坦福校园内绿色氨现场制备和设备运行的示意图。图片来源:Song 等人 (2024)。

超越哈伯法

氨 (NH₃) 是我们社会中“最具影响力的物质”的绝佳候选。它对我们的生活方式至关重要,支持着全球农业。没有它,我们就无法养活超过一半的世界人口。除了农业之外,氨还用于制药、清洁产品,甚至作为可再生燃料的潜在能源载体。全球每年的氨产量超过 1.83 亿公吨——而且这一需求预计只会增加。

每年 1.83 亿公吨

20 世纪初发明的传统哈伯-博世法彻底改变了氨的生产。但它并非没有缺点。该工艺需要 350°C 至 450°C 之间的温度和高达 200 个大气压的压力。这种能源密集型方法占全球能源消耗的 2% 和天然气使用量的 5%。二氧化碳排放量惊人,占世界温室气体总排放量的近 1%。

显然,我们迫切需要一种更环保的替代方案。这就是这项新研究的切入点。

工作原理