反向涡旋滑移电弧固氮反应器

能耗 2.16 MJ/mol，产率 85.6 g/h

通过水下放电与转移弧模式结合，实现氮氧化物高效生成，为绿色固氮提供了可规模化设备基础。

胡淑恒 · Jingwei, Guo · Xu, Zimu · Yunfei, Zhang · 王成

Journal of Environmental Chemical Engineering 2025

具体参数

固氮产率

{'zh': '85.6', 'en': '85.6'} g/h

能耗

{'zh': '2.16', 'en': '2.16'} MJ/mol

技术优势

产率高且能耗低

在优化条件下实现固氮产率85.6 g/h，能耗仅2.16 MJ/mol，优于常规等离子体工艺。

水下放电增强反应

采用水下放电模式，增强了气液两相接触，促进活性氮物种生成，从而提高固氮效率。

温和条件即可运行

仅需0.8 A电流和10 slm空气流量，无需高温高压，显著降低设备与运行成本。

应用场景

• 绿色氨合成：以空气和水为原料，直接合成氮氧化物，可耦合后续氨合成，替代高碳哈伯法。
• 固氮肥料生产：将生成的氮氧化物转化为硝酸盐肥料，为农户提供分布式、按需生产的固氮方案。
• 可再生能源储能载体：利用波动性可再生能源驱动固氮，将电能转化为氨等化学能载体，实现长时储能。
• 等离子体催化：作为等离子体催化反应器，通过调控放电参数优化活性物种生成，提高催化效率。
• 分布式制氨：结构紧凑、能耗低，可部署于小型站点，利用当地可再生能源现场制氨，减少运输。