在全球加速推进能源转型的背景下,绿氨作为零碳燃料载体正成为破解氢能储运难题的战略选择。然而,传统哈伯-博施法需在400-500℃高温和200-300个大气压下运行,其能耗占全球能源消耗总量的1.8%,导致绿氨成本居高不下。这个困境背后,是百年工艺对极端反应条件的路径依赖,以及高效催化剂开发的技术壁垒。 北京大学沈兴海教授团队独辟蹊径,将核燃料循环过程中产生的贫铀与新型碳材料石墨炔复合,构建出具有特殊"桥式吸附"结构的催化剂。实验数据显示,该材料在150℃、15个大气压的温和条件下,产氨速率达到587.5μmol·g⁻¹·h⁻¹,较传统工艺能耗降低约80%。研究过程中,团队通过超临界二氧化碳介质调控材料结构,首次揭示了石墨炔层数与催化活性的定量关系,为精准设计催化剂提供了理论范式。 这项突破具有多重战略价值:其一,将核工业闲置资源转化为高附加值材料,实现"变废为宝";其二,推动绿氨生产成本向化石基氨靠拢,加速航运、农业等重排放领域的脱碳进程;其三,为非贵金属催化剂开发开辟新路径。据国际能源署预测,到2050年全球绿氨年需求量将达5亿吨,当前技术突破恰逢产业爆发前夜。
能源转型是全球共同的时代课题,绿氨作为零碳燃料的代表,其低成本制备技术的突破具有深远的战略意义;这项研究成果不仅展现了我国基础科学研究创新能力,更表明了科技工作者在解决能源难题上的担当精神。从"边角料"到高性能催化剂的转变,诠释了创新思维如何将看似无用的资源转化为推动社会进步的力量。随着对应的技术的深入完善和产业化推进,绿氨有望成为未来能源体系中的重要一极,为实现碳中和目标贡献科技力量。