新華社北京1月1日電 美國紐約州立大學布法羅分校的團隊開發出用電化學方法合成氨的新型裝置,效率相對較高,可在室溫條件下長時間穩定運行。

氨是生產化肥和化學品的關鍵原料,當前普遍應用的合成氨工藝是歷史超過百年的哈伯-博施法,需要在高溫高壓下進行,能耗大、對廠房設備的要求高。

據紐約州立大學布法羅分校日前發布的新聞公報,該校團隊參考了自然界中氮氣轉變成氨的過程。閃電使大氣中氮氣分解,生成氮氧化物,后者隨雨水進入土壤,通過細菌作用轉化成氨。

新型裝置分為等離子體反應腔和電化學反應腔兩個部分。給等離子體反應腔通電,可以在內部模擬閃電效果,利用空氣生成不同氮氧化物的混合物。這些物質隨后被送入電化學反應腔,在銅-鈀合金的催化作用下生成氨。

為提高效率,研究人員分析了由氮氣合成氨的不同反應路徑,確定其中瓶頸所在,有針對性地設計催化劑。在實驗中,他們使用的泡沫狀銅-鈀合金在2安培的電流作用下,每平方厘米每小時能催化生成81.2毫克氨,持續穩定運行超過1000小時。

該團隊接下來將擴大生產規模,設法將新技術投入商業化應用。研究人員說,許多發展中國家無力建設使用哈伯-博施法的大型工廠,他們的新技術可大幅縮小合成氨設備的規模,有望幫助欠發達地區自行生產化肥。

這項研究的論文已發表在《美國化學學會雜志》。