氨Nanospike电极提供廉价、清洁的路线

一个新的电化学过程可以减少碳足迹和生产的启动成本氨。项目的研究人员希望它有一天发展中国家的人们提供廉价、环境友好型肥料。

氨是一个重要的肥料成分,与世界各地的超过1.45亿吨每年。——哈勃-博施方法产生的方法开发了100多年前,现在消耗了世界之间的3 - 5%的天然气。氨生产设施也非常昂贵,与前期成本容易跑到数亿英镑。

一个潜在的替代方法是减少氮氨电化学。如果使用一个水电解质,溶剂水本身可以直接供应氢所需的反应。但尝试迄今为止遭受低效率,与大部分的工作需要金属电极,通常是更好地促进竞争比减少氮氢进化反应。

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现在,材料化学家领导的研究小组亚当Rondinone在田纳西州的橡树岭国家实验室,我们已经研发了一种电化学的方法来产生氨,克服了这个问题。关键技术是一个电极的一种严重变形与氮原子掺杂的石墨烯。倒刺的材料表面特性数组长度大约50 - 80纳betway必威游戏下载大全米的团队称“碳nanospikes”。在一个电化学的电池,使用时碳nanospike电极驱动氮气溶解在电解液转化为氨。

“碳nanospikes几乎原子水平,创建了一个增强的电场周围,“Rondinone说。这增强电场,当耦合到正确的金属盐是什么使反应进行。

包含较小的团队发现,电解质counter-ions增加了碳nanospikes电场的技巧,提高氨合成的效率,反应效果最好,当他们用高氯酸锂而不是钠或钾离子盐。系统的效率几乎是九倍比以往减少氨的例子在相似的条件下进行。

电化学合成的氨是一个领域,大规模扩张,这工作需要一个新鲜的方法问题,我肯定会得到很多人的想法,“格拉斯哥大学的说马克•赛姆思电化学专家没有参与这个项目。这些结果是非常令人兴奋的,因为它们表明,该现象即电场增强锋利点可以利用开车真的要求电化学反应。

•赛姆斯补充说,除了氮减少,工作可以有一个“重大影响”方法更广泛的电催化作用。

然而,Rondinone指出,许多工作仍然需要在电化学可以挑战的现实意味着哈勃-博施方法生产氨商业。的看这个问题的另一种方法是考虑电动汽车电池电化学设备,并花了许多年时间发展成为化石燃料的一种可行的选择,”他说。我们达到的电动汽车将会首选汽油日常通勤,但它不是一个快速和廉价的过程!”他希望大规模电化学氨生产的道路可以遵循类似的路线,但也许用不了那么长。

这是基础科学,但如果我们是非常成功的,那么我们可以开发这种技术进入一个可供选择的方法生产氨使用风能或太阳能,它可能更适合发展中国家负担不起一个庞大而昂贵的Haber-Bosch植物,“Rondinone说。”这意味着独立的分布式生产和农民。我们可以用较低的环境影响。