创新的氨生产工艺有助于实现未来的碳中和

韩国科学与信息通信技术部下属机构韩国机械与材料研究所(KIMM)开发了一种利用可再生能源在室温常压下生产氨的创新工艺。这项创新技术有望通过开发零碳排放的氨生产工艺，为未来实现碳中和做出巨大贡献。

在首席研究员Dae Hoon Lee博士的带领下，等离子工程系的KIMM研究团队成功开发了一种创新的零碳氨生产工艺。8月5日，他们在能源研究领域的著名期刊ACS Energy Letters上发表了他们的研究成果。

*文章标题:“等离子体催化剂-集成系统从H₂O和N₂在大气压下"

由弗里茨·哈伯和卡尔·博斯于1913年发明的有机合成氨法(哈伯-博斯法)使用氨作为肥料，被认为是一项大大提高了农业生产力的发现，并成为农业创新的基础。特别是，最近氨气作为零碳排放的环保燃料备受关注。这是因为氨是氮和氢的化合物，即使燃烧也不会释放二氧化碳。

但是，使用Haber-Bosch法合成氨，必须满足高压和高温条件，压力至少为200atm，温度至少为400摄氏度。此外，由于使用天然气等化石燃料来生产氢气，消耗了大量的能源，因此导致了大量的二氧化碳排放。

根据英国皇家学会2020年的一份报告，哈伯-博世法生产氨消耗了全球1.8%的能源，该过程排放的二氧化碳水平占全球二氧化碳排放总量的1.8%。

KIMM研究小组开发的氨生产工艺是将水与氮等离子体结合，从而产生氢和氮氧化物。这些生成的氧化物在催化剂作用下被氢还原为氨。这种等离子体反应产生的氮氧化物99%以上都变成了一氧化二氮，可以很容易地还原为氨。然后，一氧化二氮与共产氢反应，以95%以上的高选择性生产氨，等离子体分解过程中产生的热量用于催化合成过程。

由于该工艺不使用任何化石燃料，而且是一种可以生产零二氧化碳排放的“绿色氨”的技术，因此它的产量可以比现有的电化学氨生产技术高出300至400倍，后者被认为是Haber-Bosch法的替代品。

此外，通过模块化系统，该工艺可以相对容易地大规模扩展，因为反应只发生在室温/压力条件下，而不是现有氨生产方法必须满足的高温/压力条件。此外，硝酸盐水溶液(氨生产过程产生的副产物)可以用作农业营养液和氧化剂。

在未来，KIMM研究团队希望通过开发规模化和商业化技术来提高氨生产的成本和效率。该团队还计划与国内外工程公司合作，将他们的努力扩大到氨厂，特别是可以在常压和室温条件下运行的中小型工厂。

首席研究员李大勋博士强调，他和他的团队开发了一种可应用于实际设施的环保氨生产工艺，理论上不排放任何碳。他还表示，他和他的团队将尽最大努力进行后续研究和开发，以帮助大幅减少全球碳排放

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