自20世紀(jì)初期以來，氨就一直維持著人類的生命，但是其產(chǎn)生卻留下了巨大的碳足跡。現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)找到一種使其100%可再生的方法。悉尼新南威爾士大學(xué)和悉尼大學(xué)的化學(xué)工程師已經(jīng)找到了一種方法，可以從空氣，水和可再生電力中生產(chǎn)“綠色”氨，而這種氨不需要生產(chǎn)該基本化合物所需的高溫，高壓和龐大的基礎(chǔ)設(shè)施。

而且，這種新的生產(chǎn)方法(在基于實驗室的概念驗證中得到證明)也有可能在向氫經(jīng)濟(jì)的全球過渡中發(fā)揮作用，在該經(jīng)濟(jì)中，氨逐漸被視為解決氫能存儲和運(yùn)輸問題的解決方案。 。

在今天發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》上的一篇論文中，來自新南威爾士大學(xué)和悉尼大學(xué)的作者說，氨合成是20世紀(jì)的關(guān)鍵成就之一。當(dāng)用于將糧食作物的產(chǎn)量翻兩番的肥料時，它使農(nóng)業(yè)能夠維持不斷增長的全球人口。

但是，自1900年代初開始大規(guī)模生產(chǎn)氨以來，氨的生產(chǎn)一直是能源密集型的，要求溫度高于400°C，壓力高于200atm，并且全部由化石燃料提供動力。

新南威爾士大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院論文的合著者艾瑪·洛弗爾(Emma Lovell)博士說，傳統(tǒng)的制氨方法-哈伯-博世(Haber-Bosch)工藝-僅因大規(guī)模生產(chǎn)而具有成本效益所需的能源和昂貴的材料數(shù)量。

她說：“目前，我們通過哈伯-博世(Haber-Bosch)方法生產(chǎn)氨的方法產(chǎn)生的CO 2比任何其他化學(xué)反應(yīng)都要多。”

“事實上，制造氨會消耗世界約2%的能源，并消耗其1%的CO 2-如果您考慮到全球發(fā)生的所有工業(yè)過程，這是一個巨大的數(shù)目。”

Lovell博士說，除了哈伯-博世(Haber-Bosch)工藝所留下的巨大碳足跡外，必須在集中的位置生產(chǎn)數(shù)百萬噸的氨，這意味著將更多的能源用于全球運(yùn)輸，更不用說會帶來的危害了。將大量存儲在一個地方。

因此，她和她的同事們研究了如何廉價，小規(guī)模生產(chǎn)和使用可再生能源。

Lovell博士說：“我們的做法不依賴化石燃料資源，也不排放CO 2 ”。

“一旦它在商業(yè)上可用，該技術(shù)就可以用于現(xiàn)場和按需直接生產(chǎn)氨氣-農(nóng)民甚至可以使用我們的技術(shù)制造肥料來就地生產(chǎn)氨氣-這意味著我們無需儲存和運(yùn)輸。最近在貝魯特悲慘地看到了儲存硝酸銨的潛在危險性。

“因此，如果我們能夠使它在本地使用，并根據(jù)需要進(jìn)行生產(chǎn)，那么對社會以及地球的健康都會產(chǎn)生巨大的好處。”

憑空

ARC DECRA研究員和合著者Ali(Rouhollah)Jalili博士說，試圖利用電將大氣中的氮(N 2)直接轉(zhuǎn)化為氨“由于N 2的固有穩(wěn)定性，過去十年對研究人員構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。很難溶解和解離。”

Jalili博士和他的同事設(shè)計了概念驗證的實驗室實驗，該實驗使用等離子體(管中產(chǎn)生的閃電形式)將空氣轉(zhuǎn)化為化學(xué)家中稱為NOx的中間物-NO 2-(亞硝酸鹽)或NO 3-(硝化)。這些化合物中的氮比空氣中的N2更具活性。

他說：“與悉尼大學(xué)的同事一起，我們設(shè)計了一系列可擴(kuò)展的等離子體反應(yīng)器，它們可以以很高的速率和高能效產(chǎn)生NOx中間產(chǎn)物。”

“一旦我們在水中產(chǎn)生了這種中間物，設(shè)計選擇性催化劑和擴(kuò)展系統(tǒng)規(guī)模就變得非常容易。我們技術(shù)的突破在于結(jié)合電化學(xué)的高性能等離子體反應(yīng)器的設(shè)計。”

悉尼大學(xué)團(tuán)隊的負(fù)責(zé)人帕特里克·卡倫(Patrick Cullen)教授補(bǔ)充說：“大氣等離子體正越來越多地應(yīng)用于綠色化學(xué)中。通過誘導(dǎo)氣泡內(nèi)部的等離子體放電，我們已經(jīng)開發(fā)出一種方法來克服能源效率和工藝規(guī)模的挑戰(zhàn)，使技術(shù)更接近于工業(yè)應(yīng)用。”

儲存方案

ARC全球氫經(jīng)濟(jì)培訓(xùn)中心的聯(lián)合主任Scientia教授Rose Amal說，除了能夠縮減該技術(shù)的優(yōu)勢外，該團(tuán)隊的“綠色”氨生產(chǎn)方法還可以解決存儲和存儲問題。氫能運(yùn)輸。

“氫非常輕，因此您需要大量空間來存儲它，否則必須將其壓縮或液化，”阿馬爾教授說。

“但是液態(tài)氨實際上比液態(tài)氫本身存儲更多的氫。因此，人們越來越有興趣將氨用作無碳經(jīng)濟(jì)的潛在能源載體。”

阿馬爾教授說，可以使用準(zhǔn)備出口的新綠色方法大量生產(chǎn)氨。

“我們可以利用太陽能發(fā)電廠的電子來制造氨，然后將陽光作為氨而不是氫輸出。

“當(dāng)?shù)竭_(dá)日本和德國等國家時，他們可以將氨分解成氨 和氮，也可以將其用作燃料。”

接下來，該團(tuán)隊將把注意力轉(zhuǎn)向?qū)⑦@一突破商業(yè)化，并正在尋求組建一家衍生公司，以將其技術(shù)從實驗室規(guī)模推廣到現(xiàn)場。

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