等离子体催化氨合成装置

常压低温高效

以介质阻挡放电协同负载型催化剂，在大气压下突破氮气活化瓶颈，实现远高于文献报道的氨合成速率，为温和条件绿色合成氨提供切实可行的工艺路线。

Hu, Xiucui · 张帅 · 窦立广 · Gao, Y. · 张成 · 邵涛

Catalysis Today 2023

具体参数

氨合成速率

{'zh': '6.8', 'en': '6.8'} mmol g⁻¹ h⁻¹

技术优势

常压即可运行

利用介质阻挡放电产生高能电子活化氮气，无需高压设备，降低投资与安全风险。

协同效应显著

等离子体辐照促进表面 NH₃ 和 NHₓ 物种脱附，释放活性位，从而提高了产物浓度。

载体选择有规律

在 300 °C 以下，CeO₂ 载体的协同效应明显强于 MgO，与活性金属种类无关，为催化剂设计提供指导。

速率超文献值

在常压 DBD 条件下获得的 6.8 mmol g⁻¹ h⁻¹ 远高于已报道的同类反应器结果。

应用场景

• 绿色合成氨：以可再生电力驱动等离子体，常压合成低碳氨，替代传统高温高压工艺。
• 分布式制氢：氨作为氢载体，可在用氢现场常压催化分解制氢，避免高压储运。
• 等离子体催化：展示等离子体与催化剂协同活化惰性分子的通用策略，可用于其他热催化受限反应。
• 低温催化：证明低于 400 °C 即可实现高效合成氨，降低对高温材料的要求和能耗。
• 氢能载体：以氨为高体积能量密度载体，结合本技术实现温和条件合成与分解闭环。