利用氨被视为氢气运输的一个有前景的策略。然而，需要一种有效的方法将其重新转化为氢气和氮气。
一个全球研究团队揭示了关于铁催化剂如何运作的新发现，使得氨分解为氮气和氢气成为可能。氢气通常被转化为氨，以便于更轻松的运输。因此，高效的催化剂对于恢复氨的原始成分的反向过程至关重要。德国鲁尔大学、位于默尔海姆的马普化学能源转化研究所（MPI CEC）、柏林工业大学和意大利热那亚理工学院的研究人员共同努力，详细说明了铁催化剂如何促进这一反应，其研究成果发表于2024年9月6日的期刊《ACS Catalysis》上。
使氢气可运输
绿色氢被视为一种可行的能源载体，通过使用风能或太阳能等可再生能源分解水产生。然而，通常需要氢气的地点缺乏进行水电解的适当条件。运输氢气需要将其液化，而这只有在极低的温度下才能实现。将氢气转化为氨，可以在显著更高的温度下液化，这提供了一种有利的替代方案。“此外，化学工业已经拥有处理氨的成熟基础设施，”鲁尔大学工业化学实验室主任、MPI CEC的马普研究员马丁·穆勒教授解释道。
为了将氨（NH3）分解回其原始元素氮（N2）和氢（H2），需要高效的催化剂。一个主要挑战是传统的铁催化剂通常会促进一种不希望发生的反应，产生铁氮化物而不是氮气。在这项研究中，团队解释了这一副反应的机制。他们使用来自化学公司Clariant的最先进催化剂评估了氨的分解。
实验由鲁尔大学和MPI CEC的马丁·穆勒教授、阿斯特里德·穆勒和马奎西米连·普尔塞尔博士进行。他们的发现通过复杂的分子动力学模拟得到了增强，这些模拟由意大利的合作伙伴通过机器学习进行。此外，柏林工业大学的团队成功地通过X射线衍射识别了反应过程中产生的铁氮化物，并监测了它们的变化。
未来催化剂以提高效率
“我们的发现将为今后开发更有效的氨解离催化剂铺平道路，”马丁·穆勒总结道。“氨的合成和分解有着悠久的历史，”他指出。“我们参考了过去一个世纪的科学研究，包括马丁·穆勒博士生导师、因其贡献于2007年获得诺贝尔奖的格尔哈德·埃特尔的影响力工作。”
