利用太阳能高效生产NH₃

UNIST下属的一个研究小组公布了一项利用太阳能生产高效氨(NH3)的技术。

由UNIST能源与化学工程学院的Sung-YeonJang教授和Ji-WookJang教授领导，与斯坦福大学的ThomasF.Jaramillo教授合作，该团队开发了一种环保的钙钛矿基光电极系统，用于NH3产量超出美国能源部(DOE)商业化标准1.7倍，创下氨生产效率新的世界纪录。

该工作发表在《自然催化》杂志上。

该系统的工作原理是利用太阳能还原水中的硝酸盐(NO3-)以产生NH3。这种方法不仅为严重依赖化石燃料的传统哈伯-博世工艺提供了更环保的替代方案，而且为合成用于肥料、食品和药品等各个行业的高价值化合物提供了机会。。

该技术成功的关键是开发一种高效光电极系统，该系统将钙钛矿太阳能电池与钛酸盐纳米片(TiNS)上的钌(Ru)催化剂结合起来。通过用Field的金属保护钙钛矿材料并将其与用于NH3生产的催化剂集成，研究团队在NH3生产中实现了无与伦比的性能和耐用性。

值得注意的是使用甘油作为反应物，无需外部电压即可生产NH3。通过利用光电极产生的电压优化甘油的氧化反应，该团队展示了惊人的最大氨产率1745μgNH3cm-2h-1，远远超过美国能源部(DOE)的商业化标准。

Ji-WookJang教授说：“通过这项研究，我们已经证明了NO3-的产生，NO3-是水中的主要污染源，同时氧化甘油(一种来自生物质的低价值副产品)，以产生更高价值的甘油酸(GA)。

“这项技术在生产环保燃料方面具有巨大的潜力。”

Sung-YeonJang教授表示：“我们的研究代表了太阳能燃料生产的重大进步，超越了商业化标准，并为氨生产更可持续的未来铺平了道路。”