中國科學院大連化學物理研究所氫能與先進材料研究部復合氫化物材料化學研究組研究員陳萍、郭建平團隊發(fā)表了氨基能源存儲與轉(zhuǎn)化新材料與新方法的進展報告。
可再生能源的儲存和運輸是制約其大規(guī)模使用的關(guān)鍵因素。氨作為一種化學儲能載體，近年來逐漸受到學術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，主要是由于氨的重要屬性，例如氨分子中不含碳元素，氨具有較高的儲氫量(17.6 wt%)、質(zhì)量能量密度(22.5 MJ/kg)和體積能量密度(11.5 MJ/L)，氨便于儲存和運輸，以及氨的合成及使用中的實踐經(jīng)驗等。
氨是能源或氫源載體，主要包括氨的綠色合成、氨的分離與儲運，以及氨的利用和轉(zhuǎn)化三個方面。該工作系統(tǒng)總結(jié)了近年來以“氨作為能源載體”為目標開展的相關(guān)新方法和新材料方面的研究進展，并討論和分析了這些過程中面臨的挑戰(zhàn)和機遇。
在合成氨方面，該工作介紹了“綠色合成氨”的社會需求，以及不同合成氨方式(熱催化、化學鏈、光/電催化、等離子體催化)的優(yōu)勢及挑戰(zhàn)，重點介紹了(多相、電、光及等離子體)催化新材料、化學鏈載氮體等方面的進展，并對各種合成氨方式未來的研發(fā)思路進行了評述。在氨的利用與轉(zhuǎn)化方面，該工作闡述了氨能源利用的目標，并從氨熱分解制氫、氨電氧化制氫、氨電解制氫、氨燃料電池和氨催化燃燒等方面，介紹了不同氨利用方式的優(yōu)勢，面臨的挑戰(zhàn)，以及在多相催化材料、電極材料開發(fā)方面的最新進展，分別對各種氨利用方式在未來的研發(fā)思路進行了評述。該工作還介紹了氨的分離、存儲及消除所需的吸收與吸附材料方面的研究進展。此外，該工作展望了氨基能源的研究前景，并指出未來的研究可能需要集合催化化學、光/電化學、材料科學、化學工程等領(lǐng)域的知識，共同解決氨基能源發(fā)展所面臨的難題。
陳萍團隊長期從事儲氫材料和多相催化研究。近年來，在氨作為能源載體方面取得了系列進展，先后提出“過渡金屬-堿金屬亞氨基化物”復合氨分解催化劑(Angew. Chem. Int. Ed.，2015)、“過渡金屬-氫化物”雙中心合成氨催化劑(Nat. Chem.，2017;Angew. Chem. Int. Ed.，2017;J. Am. Chem. Soc.，2018)，并建立了金屬亞氨基化物作為載氮體的低溫化學鏈合成氨新體系(Nat. Energy，2018)。
該工作以Emerging Materials and Methods toward Ammonia-Based Energy Storage and Conversion為題，發(fā)表在Advanced Materials上。論文第一作者是博士生常菲和副研究員高文波。研究工作得到科技部、國家自然科學基金委員會、中科院青年創(chuàng)新促進會等的資助。
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