串联催化化肥生产装置

尿素全转化零副产物

一种工业级串联反应器，通过耦合电化学与化学过程，将尿素完全转化为固体复合肥和纯氢气，无需额外分离步骤。

胡钧 · 张飞 · Zhi-Yuan, Xu · 吴彤 · 陈平 · Zheng, Yao · 乔世璋

Angewandte Chemie - International Edition 2025

具体参数

固体复合肥产量

{'zh': '1580', 'en': '1580'} g

纯氢气产量

{'zh': '232', 'en': '232'} L

尿素转化率

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

关键控制参数

{'zh': '0.5', 'en': '0.5'}

技术优势

原子经济性100%

尿素中的碳和氮分别转化为固体复合肥和氮气，无一浪费。

不产生副产物

通过精确控制尿素与亚硝酸根的摩尔浓度比为1:2，确保中间体完全反应，最终产物只有复合肥、氢气和氮气。

无需分离纯化

反应产物自发分离为固体复合肥和氢气，省去高成本的分离工序。

规模可达工业级

该系统已在工业级反应器中验证，单次可处理200克尿素，具备放大潜力。

应用场景

• 复合肥生产：直接利用尿素生产磷酸二氢铵和磷酸二氢钾复合肥，替代传统合成氨路线。
• 绿氢联产：在制肥同时副产氢气，降低绿氢生产成本，实现资源全利用。
• 尿素电氧化：利用尿素电氧化替代水氧化，降低制氢能耗并同步合成肥料。
• 化肥工业：提供一种低能耗、零副产的化肥生产工艺，简化流程并提升效率。