Science评论:氨,人类摆脱能源危机的新希望?

Science评论:氨,人类摆脱能源危机的新希望?
氢能源是公认的清洁能源,一直被研究者关注,但是纯氢供给目前还没有一种经济有效的方法。氨(NH3)也是一种储氢燃料,尽管它看起来并不“理想”:由1个氮原子与3个氢原子结合而成,目前主要应用于制备农业肥料和清洁剂,闻起来令人恶心且有毒。
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现代合成氨工业。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed. [1]
韩国但实际上,在储氢方面,氨的表现要比它的味道好得多。氢气必须冷却到低于安溪八中253 ℃才能液化,这意味着已消耗了氢气燃料三分之一的能量储存的容器更需要特殊的隔热降温设施,成本高昂,危险性大。相比之下,氨气加一点压力就可以在10 ℃时液化,能量损失不多,还很安全,便于储存和运输。并且液态氨的体积能量密度几乎是液态氢的2倍,相同体积的容器可以储存更多能量。制造业巨头Siemen的能源储存研究人员Tim Hughes说,“氨易于存储、运输、使用,可以容易地变成氮气和氢气。从很多方面来说,氨都是理想的能量来源” [2]。真正的问题,在于如何廉价、高效、绿地制备氨。
hrb400尽管地球大气中含有将近80%的氮气,但要用这种看似触手可得的原材料合成氨却并不容易,氮气中稳定的氮氮三键很难打开,目前工业合成氨沿用的是有着百年历史的“哈伯法”(Haber-Bösch process),一个高中就学过的化学方程式:
该方法实现了工业上第一个加压催化过程,是催化工艺发展史上的一个里程碑,引发了肥料生产的变革,促进了全球粮食产品史无前例的增长。“哈伯法”的发明者Fritz Haber和Carl Bösch也因此分别获得了1918年和1931年的诺贝尔化学奖。
Fritz Haber (1868–1934) 和Carl Bösch (1874–1940)
对于Fritz Haber,历史上评价喜忧参半,有人评价他奠定了催化合成氨的基础,不过也因此为德国在一战中源源不断地输送了等。同时,他还是化学武器的始作俑者,、光气的使用,造成了数百万人的伤亡。赞扬Haber的人说,他是天使,为人类带来丰收和喜悦,是用空气制造面包的圣人;诅咒他的人说,他是魔鬼,给人类带来灾难、痛苦和死亡。
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本文发布于:2024-09-24 07:21:00,感谢您对本站的认可!

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