
该研究成果于北京时间2月13日在线发表在国际领先期刊《科学》上。
氨是农业肥料和工业原材料的核心成分。目前,全球生产主要基于传统的哈伯-博世工艺。这种方法不仅需要400至500摄氏度的高温和10至30兆帕的高压的恶劣条件,而且还依赖化石燃料,化石燃料每年约占全球碳排放量的1%。
为了寻找更环保、更高效的氨生产方式,学术界转向锂-me电化学氮还原技术是近年来兴起的技术,但该技术长期面临瓶颈。由于反应中重要的固体电解质界面层(SEI)离子传导缓慢,导致氨生产效率低,无法连续稳定生产,难以大规模应用。
李军团队克服了这一瓶颈,创新性地设计了分层SEI,将电极穿上“多功能防护服”。外层加速离子释放,中层构建高效传输通道,内层提供反应位点。这三层协同工作可将离子传输效率提高 100 倍。
研究团队的实验验证表明,该技术可实现每平方厘米100毫安的高电流密度、产氨法拉第效率98%、电源效率21%、运行稳定。常温常压下连续流动条件下可连续运行50小时,彻底突破了常规技术的局限性。这一突破不仅显着降低了氨生产的能源消耗和碳排放,而且使基于可再生能源的分散生产成为可能。未来可用于偏远地区化肥供应、工业制氨等场景。其核心技术离子渗透控制技术也可以为新能源电池等领域提供借鉴。 (已完)【编辑:刘洋河】
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