铜钴钌三金属催化剂

工业级电流密度制氨

通过三种金属分工协作，在安培级电流下实现硝酸盐到氨的高效转化

Zhang, Xiaoxue · Gan, Li · 黄振峰 · Ru, Jia · 潘伦 · 史成香 · 张香文 · 杨贵东 · 邹吉军

Journal of Energy Chemistry 2025

具体参数

NH₃ 法拉第效率

{'zh': '100', 'en': '100'} %

NH₃ 产率

{'zh': '14.6', 'en': '14.6'} mmol h⁻¹ cm⁻²

电流密度

{'zh': '2.5', 'en': '2.5'} A cm⁻²

技术优势

电流密度工业级

催化剂在 2.5 A cm⁻² 的高电流密度下仍保持近 100% 的法拉第效率，满足工业化对高处理通量的需求。

氨选择性极高

得益于铜、钴、钌的明确分工，副反应被有效抑制，氨法拉第效率接近 100%，几乎不含亚硝酸盐或氢气副产物。

组装膜电极直接应用

催化剂在模拟废水和膜电极组件中均展现潜力，表明可集成到实际电解器中，简化工艺流程。

应用场景

• 电解制氨：在工业电流密度下将硝酸盐废物转化为氨，实现绿氨的分布式生产。
• 工业废水脱氮：处理含硝酸盐工业废水，将其转化为氨资源，实现除氮与资源回收同步完成。
• 三金属协同催化：利用多金属分工协同策略，为多步骤催化反应设计提供新思路，可拓展至其他串联反应体系。
• 电催化还原：在安培级电流下实现硝酸盐高选择性电还原，推动电催化技术在环境与能源领域的实际应用。