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电合成氨，今日再登Nature!

电合成氨，今日再登Nature! 邃瞳科学云
2024-03-20
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导读：本研究报道了一种链醚基电解质，其可以实现长期连续的氨合成。

氨在肥料和化工行业中至关重要，被视为一种无碳燃料。在环境条件下通过氮气电合成氨，为哈伯-博世工艺提供了一种具有吸引力的替代方法。锂介导的氮还原（Li-NRR）代表了一种有前途的连续流氨电合成方法，可将氮还原与氢氧化合并。然而，常用作溶剂的四氢呋喃（THF）由于聚合和挥发问题，阻碍了氨的长期生产。
鉴于此，本研究报道了一种链醚基电解质，其可以实现长期连续的氨合成。研究发现，链醚基溶剂表现出不聚合的特性和高沸点（162°C），并在气体扩散电极（GDE）上形成紧凑的固体电解质界面（SEI）层，促进氨在气相释放并确保电解质稳定性。此外，在25 cm2电极的流动电解槽中，在1 bar和室温下进行了300小时的连续运行，并实现了64±1％的电流-氨效率，气相氨含量达到前所未有的 ~98％。该工作突出了溶剂在长期连续氨合成中的关键作用。

图1 长期电化学氨合成示意图。

图2 连续流反应器中不同溶剂的研究。

图3 连续氨电合成中溶剂和气体扩散电极的结构分析。

图4 水浓度的影响。

图5 连续流反应器中长期氨电合成。

论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07276-5

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