闪电法在没有催化剂的情况下制取氨

美国研究人员发明了一种生产氨的方法，这种方法不像今天的工业方法那样依赖催化剂，对生产养活地球77亿人口的化肥至关重要。团队，由Mohan Sankaran而且朱莉·雷纳克利夫兰凯斯西储大学的研究人员用水和氮电解出氨。

如果没有催化剂，这通常是不可能的，因为分子形式的氮₂它非常稳定——但大自然已经展示了它是如何做到的。“当你有等离子体时，你可以打破N₂没有催化剂，”桑卡兰说manbetx手机客户端3.0化学世界。“只要有闪电，每天都会这样做。“闪电等离子体中的自由电子可以将氮分子分解，但会形成硝酸盐和亚硝酸盐，而不是氨。

今天,我们通过Haber-Bosch工艺制造我们使用的氨在高压和高温下，利用催化剂表面的气态氢来减少气态氮。这个能源密集型的过程使用了全球2%的能源，需要从化石燃料中提取氢气，排放导致气候变化的温室气体。

雷纳是电化学氨合成方面的专家，这涉及到将电流通过含有催化剂的液体。2016年加入凯斯西储后不久，她在走廊上遇到了桑卡兰，后者研究等离子体在液体表面的作用，两人的兴趣相结合。桑卡兰已经证明，在这种体系中，等离子体可以在液体表面形成溶剂化电子，他称之为“化学中已知的最强还原性物种之一”。

他们的电化学方法是使用氮等离子体作为系统的两个电极之一，使电流通过水。其他电化学合成氨方法同时产生氢和氨，但在低电流下，基于等离子体的方法只产生氨。

虽然这是一个很大的好处，但这种类似闪电的方法的耗电量是一个很大的缺点。研究人员说，就能源成本而言，这种方法比哈伯-博世法“大得多”。然而，雷纳说，这种方法可能仍然有用，因为它可以在小范围内制造氨。她补充说:“我们也在想办法减少能源消耗。”

Electrochemist达伦·卡鲁阿纳英国伦敦大学学院的教授说，这项研究是等离子体如何用于化学转化的一个很好的例子。他补充说:“所描述的化学是基本的，但是使用来自等离子体的自由电子作为试剂，可以成为实现动力学或热力学顽固反应的非常强大的化学工具。”

同样的,Annemie博尔加特来自比利时安特卫普大学(University of Antwerp)，他研究利用气相等离子体从氮中产生氨，他说这项研究非常有趣。“在我看来，等离子体有很大的潜力₂固定装置是基于电力的，可以很容易地开关，因此与可再生电力结合非常有前景。”