纳秒脉冲气泡放电等离子体装置

固氮产率16.5 μmol/min

以可再生电力驱动，在温和条件下将氮气固定为硝酸盐，提供哈伯法之外的分布式固氮方案。

Yuankun, Ye · Xiaoyang, Wei · Zhang, Li · 王森 · 方志

Journal of Energy Chemistry 2024

参数信息

固氮产率

16.5 μmol/min

能耗

21.3 MJ/mol

技术优势

产率显著提升

通过优化电源参数和气体组成，固氮产率达到16.5 μmol/min，优于常见报道。

能耗较低

在最佳产率条件下能耗约为21.3 MJ/mol，与同类气液放电固氮研究相比具有竞争力。

可规模化

装置采用气泡放电形式，电极结构与气路设计易于放大，适合连续生产。

条件温和

在常温常压水溶液中即可固氮，避免了高温高压设备需求。

应用场景

• 绿色合成氨：以可再生电力驱动，将氮气和水直接转化为硝酸盐，替代哈伯法的高温高压过程。
• 分布式固氮：装置规模可调，可部署在农场或偏远地区，就地生产氮肥，减少运输依赖。
• 电催化固氮：利用电场驱动等离子体活化氮气，相比传统电催化具有更高的固氮速率。
• 等离子体催化：等离子体提供高能电子和活性物种，促进氮气解离和氧化，无需额外催化剂。