化工儀器網(wǎng)手機版
移動端訪問更便捷
今日焦點 Today's Focus
查看更多+-
大型科研儀器賦能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新 “園企走平臺” 蕭山區(qū)重點企業(yè)與省高能級平臺雙向?qū)咏涣鲿晒εe辦
1月28日，大型科研儀器賦能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新 “園企走平[詳細]
研究實現(xiàn)1000小時工業(yè)級電流密度制氨
2025年12月11日 16:15:03
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點擊量：4370
近日，中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員包信和團隊在電化學合成氨研究中取得新進展。
氨在現(xiàn)代社會中扮演著不可替代的角色。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，全球約80%的氨被用于生產(chǎn)化肥，支撐著世界糧食生產(chǎn)系統(tǒng)，直接影響著全球糧食安全。電化學合成氨利用可再生能源直接將氮或硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氨，理論上具有反應條件溫和、零碳排放的優(yōu)勢。然而該技術(shù)長期面臨反應動力學緩慢和析氫反應競爭兩大挑戰(zhàn)，導致效率和選擇性難以提升。
研究表明，電催化氮還原技術(shù)(NRR)的氨生成速率通常低于10?? mol cm?² h?¹，選擇性也往往不足30%，遠未達到工業(yè)化應用的要求。這些問題成為制約電化學合成氨技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸。
近日，中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員包信和團隊在電化學合成氨研究中取得新進展。研究團隊通過電化學原位重構(gòu)策略，構(gòu)建了高效電化學還原硝酸鹽合成氨的銅-氫化鈀(Cu–PdHx)界面活性位點，實現(xiàn)了膜電極電解器件中1000小時工業(yè)級電流密度制氨，并開展了合成氨電堆放大示范。
團隊研制了一種高性能的銅/鈀(CuPd)催化劑，在電化學反應條件下原位形成具有高活性的Cu-PdHx界面位點。這種獨特的界面結(jié)構(gòu)通過優(yōu)化局部電子環(huán)境，解決了合成氨反應中的關(guān)鍵難題。實驗表明，Cu-PdHx界面處氫物種的重新分布有效調(diào)節(jié)了界面活性位點的局部電子結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化了硝酸根的吸附和氨的脫附過程。
理論計算進一步揭示了其高效催化機理，通過創(chuàng)造更有利的反應途徑，顯著提高了合成氨的本征催化活性。這種基于界面工程的創(chuàng)新策略為高效電催化劑的設(shè)計提供了新思路。
研究團隊將該催化劑集成到堿性膜電解器中，獲得了令人矚目的性能指標。在總電流密度達到5 A cm?²時，氨的法拉第效率達到85.3%，氨產(chǎn)率達到19.9 mmol h?¹ cm?²，全電池電壓為2.56 V。更為重要的是，該體系在2.0 A cm?²電流密度下實現(xiàn)了1000小時的穩(wěn)定運行，展現(xiàn)了卓越的耐久性。這一穩(wěn)定性指標是電化學合成氨技術(shù)邁向?qū)嶋H應用的關(guān)鍵突破。
研究團隊進一步開展了規(guī)?；痉叮兄屏?個串聯(lián)的電極面積為100 cm²的膜電極電解電堆。在電流為500 A時，氨生成速率達到8.7 mol h?¹，并可在100 A電流下以1.6 mol h?¹的速率連續(xù)產(chǎn)氨100小時。這一放大實驗驗證了該技術(shù)的工業(yè)應用潛力。
相關(guān)成果Copper–palladium hydride interfaces promote electrochemical ammonia synthesis于近日發(fā)表在《自然-合成》( nature synthesis)。
參考來源：中國科學報
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
相關(guān)政策以制度創(chuàng)新破解科技創(chuàng)新中的堵點難點，通過優(yōu)化創(chuàng)新資源配置、強化基礎(chǔ)研究投入、完善成果轉(zhuǎn)化機制等精準舉措，為科技自立自強筑牢...2026-02-02 11:03:22
-
項目名稱：超高效液相色譜儀等設(shè)備采購，項目編號：0622-164002005005/01，招標范圍：01 超高效液相色譜儀 1套，...2026-02-02 10:47:53
-
項目名稱：中海殼牌惠州聚碳酸酯項目PC裝置化驗分析儀器-氣相色譜儀，項目編號：0704-2540JDCP0028，招標范圍：14臺...2026-02-02 10:41:09
-
預算750萬 樺南縣中醫(yī)醫(yī)院采購儀器設(shè)備
近日，樺南縣中醫(yī)醫(yī)院就“緊密型縣域醫(yī)共體中心藥房及審方中心建設(shè)項目工藝設(shè)備、實驗室設(shè)備及安裝”發(fā)布公開招標公告，預算金額為750萬...2026-02-02 09:48:19 -
目前，SKA項目已進入建設(shè)的關(guān)鍵階段。此次SKAO面向全球招募，所需職位包括科學運行軟件工程師—前端(崗位編號：10385)、初級...2026-01-31 09:56:10
-
398.78萬 中國計量科學研究院精密儀器搬遷服務(wù)采購項目公開招標
招標項目的潛在投標人應在中航招標網(wǎng)獲取招標文件，并于2026年02月28日 09點30分(北京時間)前遞交投標文件。2026-01-31 09:35:52
版權(quán)與免責聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
