威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校研發(fā)氨替代燃料新技術(shù)

威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的一個(gè)研究小組找到了一種將氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾男路椒?，朝著氨取代碳基燃料邁進(jìn)了一步。這項(xiàng)技術(shù)借助一種金屬催化劑來釋放能量，而不需要額外能源。該成果發(fā)表在《Nature Chemistry》雜志上，并獲得威斯康星州校友研究基金會(huì)(Wisconsin Alumni Research Foundation)的臨時(shí)專利。

為了實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國的“2050年世界碳中和”目標(biāo)，威斯康辛大學(xué)麥迪遜團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)基于氮-氨轉(zhuǎn)化的氮能經(jīng)濟(jì)?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，向含有類鉑元素——釕的金屬催化劑中加入氨可以在室溫下自發(fā)地產(chǎn)生氮，這意味著該過程不需要輸入額外的能量，并且可利用這一過程發(fā)電，其副產(chǎn)物只有質(zhì)子和氮?dú)狻４送?，該金屬絡(luò)合物可以通過暴露在氧氣中回收，并重復(fù)使用，整個(gè)過程比碳基燃料更清潔。

氨用作燃料由來已久，第二次世界大戰(zhàn)期間還用于汽車中，而今天的科學(xué)家們正在考慮把它作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料替代汽油，特別是在航運(yùn)業(yè)中，但氨氣燃燒會(huì)釋放出有毒的氮氧化物氣體。新的反應(yīng)避免了產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)物。如果這種反應(yīng)在燃料電池中進(jìn)行，氨和釕在電極表面發(fā)生反應(yīng)，就可以清潔發(fā)電，而不需要催化轉(zhuǎn)化器。

研究員Christian Wallen表示，對于燃料電池而言，需要的是電力輸出，而不是輸入?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)了可以在室溫下將氨催化轉(zhuǎn)化為氮的化合物，無需施加任何電力或添加任何化學(xué)物質(zhì)”。這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無碳燃料經(jīng)濟(jì)性，但這僅僅解決了問題的一半，因?yàn)楹铣砂钡娜秉c(diǎn)是原料氫來自天然氣和化石燃料。然而，這一趨勢正發(fā)生變化，氨生產(chǎn)商試圖利用碳中性的電解水提供的氫來生產(chǎn)“綠氨”。化學(xué)家John Berry表示，隨著合成氨問題得到解決，氨作為一種普通能源或燃料將有許多好處。氨像丙烷一樣可壓縮、便于運(yùn)輸和儲存。雖然目前也有氨燃料電池，但與這種新工藝不同，它們需要額外的能量，如需首先利用外界能量將氨分解成氮和氫。該研究小組的下一步工作將研究如何利用這一新發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)燃料電池，并考慮以環(huán)保的方式來制造所需原料。