科技日報訊 (記者劉霞)德國波鴻魯爾大學和杜伊斯堡-埃森大學的科學家們發現了一種新型催化劑,能夠促進將氨轉化為氫氣和肥料前體亞硝酸鹽的化學反應。相關研究論文發表于最新一期《德國應用化學》雜志。 此前,生產氫氣和生產肥料分屬于不同的化學過程。研究人員解釋說,氫氣的生產通常是通過電解水實現的,而為了實現可持續性,這個過程需要依賴可再生能源。此外,氫氣的運輸方式主要有液態和氣態兩種,但氫氣只有在-253℃的極低溫度或高壓下才會變成液體,因此其運輸難度相對較大。替代方案是在生產現場將氫氣轉化為氨(NH3),因為氨在-33℃時即可液化,而且其能量密度高,更便于運輸。使用時,科學家通過反向哈伯-博施反應,將氨轉化為氮氣和氫氣。 由于氮氣的化學鍵非常牢固,所以氨很容易轉化為氮氣,卻很難轉化為亞硝酸鹽。研究人員面臨的挑戰是找到一種合適的催化劑。經過實驗,他們證明多金屬催化劑適用于這一目的。 研究人員結合反向哈伯-博施反應與水的二次電解,使用氣體擴散電極,并在該反應中添加了多金屬催化劑。結果顯示,氨和水發生反應時,產生亞硝酸鹽和氫氣。該反應可將87%的轉移電子用于轉化成亞硝酸鹽,而且這一過程中氫氣產量會加倍。亞硝酸鹽可以進一步加工成肥料。 該研究首次證明這兩個化學過程可以在實驗室規模上結合使用,但要實現工業規模生產,還有很長的路要走。 |