铁球撞出绿氨革命！淘汰百年哈伯法倒计时

球磨机制氨：替代能源密集型化肥生产的新探索

球磨机制氨，绿色环保？研究人员正在开发一种可持续的替代能源密集型肥料生产的方案。

一百多年来，人类一直依赖哈伯-博施法合成氨。如今，这种耗能巨大、占全球二氧化碳排放量2%的技术正面临着来自多种环保甚至零排放替代方案的竞争。

布法罗大学和悉尼大学的研究人员正在利用人工闪电进行氮和氢的聚变反应，而蔚山国立科学技术研究院（UNIST）的研究员则使用一种名为球磨机的技术，将材料研磨成极细的粉末。

它们是装有钢球的钢制容器。当容器快速旋转时，钢球相互碰撞，将接触点处的任何物质粉碎。四年前，位于鲁尔河畔米尔海姆的马克斯·普朗克煤炭研究所的研究人员利用这项技术，利用氢气和氮气生产出分子式为 NH3 的氨。

化学家斯特芬·赖希勒将这项技术称为“机械催化”，该技术利用两个钢球碰撞产生的强力将两种气体的原子结合在一起。赖希勒在铁基催化剂中添加了“化学仙尘”（助催化剂体系），这确实产生了神奇的效果。氨的产量几乎翻了一番。

虽然这听起来很神奇，但它与最重要的标准——成本效益，相差甚远。这几乎不足以检测到稀薄而连续的氨流。鉴于全球每年 1.5 亿吨的需求量，这简直是沧海一粟。

韩国蔚山国立科学技术大学（UNIST）化学与能源学教授白钟范（Jong-Beom Baek）及其团队大幅提高了产量。该韩国研究团队也依赖于铁基催化剂，他们选择氮化硅作为“仙尘”，显著提高了催化效果，产量立即提高了 5.6 倍。

氮化硅以其卓越的硬度而闻名，这使其具有抗冲击、耐化学腐蚀和耐热性，能够长期支持铁催化剂。白教授及其团队利用退役的太阳能电池制造了催化剂加速器，进一步提高了环境兼容性。

如果球磨机采用绿色电力驱动，并且这些电力还用于产生球磨机所需的压力——该压力远低于哈伯-博施法所需的压力——那么对环境和气候的影响几乎降至零。此外，球磨机可以分散运行。韩国开发商表示，每个农民都可以自己生产氨。

Baek 表示：“这项技术显著提高了低温低压条件下氨的生产效率。由于我们利用回收的太阳能电池废料，这既有助于脱碳，也有助于循环资源经济，使其成为可持续氨生产的综合解决方案。”

氨是所谓氮肥的起始原料，没有氮肥就无法确保世界人口的粮食供应，而世界人口目前主要受到战争的威胁。随着人口的持续增长，对肥料的需求将会增加，氨的生产也将随之增加。

此外，这种气味刺鼻的气体还有了新的用途。由于每个分子含有三个氢原子，它是未来能源载体的理想载体。与需要在高达 800 巴的高压下运输或在零下 253 摄氏度的低温下冷冻的氢气不同，氨在零下 33 摄氏度即可液化。

这种形式的氢气可以远距离运输，例如从澳大利亚、北非、纳米比亚和南美洲等地运输，这些国家拥有丰富的太阳能和风能资源，因此可以为工业化国家提供氢气。

关于作者沃尔夫冈·肯普肯斯：毕业于亚琛工业大学电气工程专业，关注环境、能源和技术主题。