可持续生产氨和甲酸的新方法
德国美因茨约翰内斯·古腾堡大学化学系高丹丹博士带领的团队，开发出了一种可持续生产氨和甲酸的新方法。
氨是现代农业的必需品，和甲酸一样，都是重要的工业原料。目前氨主要通过哈伯-博施法生产，这个工艺能耗极高，还会产生大量二氧化碳。
虽然也能用电解法生产氨，但这个领域的研究还比较新。电解法的优势在于可以用可再生能源发电来驱动，是个更环保的选择。
高丹丹在谈到这项研究时说：“我们这次取得了三个重要突破。第一，我们做出了一种铜镍钨催化剂，能大幅提高电解产氨量。第二，用脉冲电解代替传统的恒定电流，产量又有提升。第三，在整个电化学过程中，我们还能同时生产出甲酸。”
这项成果本周刚在权威期刊《应用化学》上发表，合作者还包括克里斯蒂安·尼克尔和大卫·莱安德·特罗格劳尔。
高丹丹的本科与硕士均在中国高等院校学习并获得学位（中国海洋大学与山东大学），随后在德国乌尔姆大学读博。
2021～2022 年在乌尔姆大学做博士后，2022 年起在美因茨约翰内斯·古腾堡大学担任独立青年科研组长（Walter Benjamin 职位）。
催化剂的设计思路
团队设计了一种“三组分串联电催化剂”，让硝酸盐还原成氨的过程更高效。
高丹丹解释了选材的考虑：“铜、镍、钨这三种金属各有分工。把硝酸盐变成氨，首先要把氧去掉——铜负责这一步。接着要产生氢气，镍在这方面很擅长。最后一步最关键，氢气不能跑掉或发生别的反应，必须精准地和氮结合——这就靠钨了。和之前那些铜镍双组分催化剂比，我们这个催化剂让氨产量提高了 50% 以上。”
脉冲电解带来的改进
改用脉冲电解后，产量又增加了 17%。设备装置其实没变，区别只在于电压的施加方式。传统方法用恒定电压，而脉冲电解是让电压在两个数值之间来回切换。
变废为宝的甲酸
电解反应中，阴极发生还原反应的同时，阳极也会发生氧化反应。
她说：“一般情况下阳极是水氧化，产物是氧气。但氧气既不值钱，工业需求也不大。所以团队换了个思路，不氧化水，而是氧化甘油——生物柴油生产中的废弃物。这样就能得到甲酸，它在工业上用途广泛，可以做化学品和药品的原料。这样一来，我们一举两得：阴极产氨，阳极产甲酸。把这两个反应巧妙结合起来，展现了这种方法的潜力——用节能的耦合电解，可持续地生产高附加值化学品。”
【信息来源：Hydrogen Central】