东方时讯网ElectrochemistryCommunications杂志上发表的一篇文章中描述的一种新工艺在环境温度和压力下以高能效将氮气和氢气转化为氨(NH3)。氨是一种由氮和氢组成的气体，是世界上合成最多的分子，用于农业和许多生产过程。
它在燃烧时不会排放CO2，并且有望成为下一代燃料，因为它具有非常适合氢经济的特性。合成氨年产量约120万吨。
为了响应人们对脱碳途径日益增长的兴趣，研究人员最近将注意力转向了燃料电池中氨的使用——通过特定化学反应(例如氮还原反应(NRR))发电的电化学或原电池。
研究NRR电化学有两个主要目标：生产关键工业投入和潜在的未来燃料;并将氢气储存在一个分子中——氨气——可以很容易地在水中稀释，并且比单独使用氢气更安全、更便宜地运输。如果氨燃料电池研究计划取得成功，全球对氨的需求将增长得更加强劲。
该小组使用电化学反应器来优于Haber-Bosch工艺，后者向环境中释放大量热量。Haber-Bosch是从氮气和氢气中生产氨的主要工业方法。
“在我们的反应堆中，这个过程是通过电子-核相互作用发生的，消耗的能量要少得多，”该文章的最后一位作者RodrigoFernandoBrambilladeSouza说。他在新能源创新中心(CINE)的高级储能部门获得奖学金。
CINE于2018年5月启动，与圣保罗州的三个学术机构合作开展研究：圣保罗大学(USP)、坎皮纳斯州立大学(UNICAMP)和核能与能源研究所(IPEN)。
几个研究小组一直在寻找在环境条件下生产氨的方法。传统的电化学工艺使用液体电解质，这对于合成目的是有效的，但会污染氨，因此需要纯化步骤。
“我们的工艺使用固体聚合物电解质，阳极氧化氢气以提供质子，质子与铜催化剂吸附的氮分子发生化学结合。输出是氨气，无需净化去除电解质，”Souza解释说。吸附涉及将气体、液体或溶解的固体(吸附物)分子粘附到表面(吸附剂)。
“另一个优势是反应器以连续流动方式运行。氮气和氢气被输送到电极，氨气不断产生和释放，”拥有博士学位的Souza说。ABC联邦大学(UFABC)的化学专业，目前正在IPEN进行博士后研究。
“这篇文章展示了在基础电化学研究中运行不同类型反应器的真实结果，这些结果并不总是代表真实结果。重要的是要注意我们研究中获得的氨是纯净的，而在其他研究中存在杂质”，这篇文章的倒数第二位作者AlmirOliveiraNeto说。他拥有博士学位。在USP获得物理化学博士学位，同时也是IPEN的博士后研究员。