利用不同氢源及氮源电化学合成氨研究进展与挑战

作者：关浩然; 朱丽娜; 朱凌岳; 苑丹丹; 张雨晴; 王宝辉^*

来源：化工进展, 2022, 41(08): 4098-4110.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2178

• 电化学
• 合成
• 催化剂
• 还原
• 电解质
• 氨

氨是基本有机化学工业及化肥生产的主要原料。工业上利用哈伯法合成氨,该工艺不仅耗能大且转化率仅有10%～15%。相比传统合成氨工艺,电化学合成氨有着清洁环保、反应条件温和等优点。本文综述了氮气、硝酸盐及一氧化氮作为氮源时电化学合成氨的特点与优势,并依据不同氮源的特点,剖析了电化学合成氨的反应机制。文中针对不同的氮源,分析总结了多种氢源方案与氢化机理,系统地概述了反应催化剂的研究进展。分别讨论了氮气在水中溶解度较差、硝酸盐在反应过程中元素价态跨度大而生成诸多中间产物、氮氧化物体系不稳定、电解体系中存在析氢竞争反应等问题,提出了通过改变氢源的组成或结构抑制析氢反应、开发新型高活性位点及氧空位的催化剂体系强化反应选择性、研制非水电解质体系提高反应速率及合成效率等解决思路。

• 单位
  化学化工学院; 中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院; 东北石油大学