俄亥俄州的研究人員報告説，成功復興了一種生產非常有用的複合氨的老方法。他們使用基於等離子體的電解反應從氮氣和水中生成氨。此外，他們不需要使用任何氫或固體金屬催化劑。
氨於20世紀初開始合成。如今，它被用於製造肥料和許多其他對現代文明至關重要的產品。
自1930年代以來，化工廠一直使用相同的方法來批量生產氨。但是，化學過程需要大量的氫氣，只能從化石燃料中獲取氫氣。
對大量碳氫化合物的需求使氨成為大量生產的最耗能的化學品之一。因此，凱斯西儲大學的研究人員尋找一種在比現有方法温度和壓力低的條件下生產化學藥品的新方法。(相關：正在研究紫色光養細菌作為將污水轉化為清潔能源的潛在手段。)
新的制氨工藝不需要熱量，温度或化石燃料
在為商業市場生產氨氣時，Haber-Bosch方法是標準方法。該工藝以兩位發明並精製它的德國研究人員的名字命名，該工藝使氮氣和氫氣承受相當大的壓力和熱量。然後添加鐵基催化劑，以進一步提高成分之間的化學反應速率。
當石油工業開發出甲烷蒸汽重整技術時，德國人開發的方法進一步提高了效率。後一種技術使從化石燃料中提取氫變得更容易，更便宜，從而使Haber-Bosch方法的成本更低。考慮到這一點，凱斯研究人員需要一種不同的方式來在環境温度下觸發分子的化學鍵。特別是，他們需要一種可以激活氮的試劑。
他們決定使用等離子體，將離子化的氣體視為固體，液體和氣體的第四種狀態。等離子體由正離子和自由電子組成，因此可能會影響氮的化學鍵。
基於等離子體的新工藝不需要Haber-Bosch方法使用的高壓，高熱量或氫氣。因此，它可以適應可掛接到可再生能源的小得多，耗能少的化工廠。
現代的固氮方法
凱斯研究人員從另一種稱為Birkeland-Eyde工藝的固氮方法中汲取了靈感。挪威研究人員甚至在Haber-Bosch處理之前就創建了這種較早的方法。
Birkeland-Eyde工藝代替氫氣使用氧氣作為氮氣的伴侶。該過程產生了硝酸鹽，硝酸鹽在許多與氨相同的過程中使用。
挪威進程輸給後來的德國對手的主要原因是因為Birkeland-Eyde進程需要大量電力。在20世紀初期，電力供應短缺。
為了生產氨，新技術採用了電解合成方法。它可能與可再生能源掛鈎。
案例研究人員Mohan Sankaran解釋説：“但是，就像Birkeland-Eyde工藝一樣，我們使用的是等離子體，它是高能耗的。”他與研究員Julie Renner共同開發了這項新技術。“電力仍然是一個障礙，但是現在不那麼多了，隨着可再生能源的增長，將來可能根本就不會成為障礙。”
【來源：生物幫】
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