锂介导氮气还原电化学合成氨的研究进展OA
Research Progress on Lithium-Mediated Nitrogen Reduction Electrochemical Synthesis of Ammonia
氨作为重要的化工原料和潜在的能源载体,其高效合成对现代农业与能源体系至关重要.当前工业合成氨高度依赖哈伯-博世法,其严苛的高温高压反应条件伴随巨大的能源消耗与碳排放,不利于实现可持续发展目标.锂介导氮气还原反应(Li-NRR)作为一种在常温常压下实现高效合成氨的电化学途径,近年来受到研究者的广泛关注.该过程利用金属锂的高反应活性直接活化氮气,经质子化后合成氨,具有绿色环保、不产生额外碳排放的特点.本文综述了 Li-NRR的近期进展,聚焦于反应机理、界面调控与质子传输体系优化、器件集成与稳定性提升.通过理解动力学过程、电解质组成、电极结构与宏观性能的关联,梳理了 Li-NRR在初期研究中的关键进展和潜在挑战,并对其未来的发展进行了展望.
Ammonia,as a vital chemical feedstock and potential energy carrier,requires efficient synthesis for modern agriculture and energy systems.Current industrial ammonia production heavily relies on the Haber-Bosch process,which demands high-temperature,high-pressure reaction conditions,coupled with substantial energy consumption and carbon emissions,hindering the achievement of sustainable development goals.The lithium-mediated nitrogen reduction reaction(Li-NRR)has garnered significant attention in recent years as an electrochemical pathway enabling efficient ammonia synthesis under ambient temperature and pressure conditions.This process relies on the high reactivity of metallic lithium to directly activate nitrogen gas,which is subsequently protonated to synthesize ammonia.It offers a green and environmentally friendly approach without generating additional carbon emissions.This review summarizes recent progress in Li-NRR,focusing on reaction mechanisms,interface regulation,proton transport system optimization,device integration,and stability enhancement.By elucidating the relationship between kinetic processes,electrolyte composition,electrode structure,and macroscopic performance,it outlines key progress and potential challenges in early Li-NRR research while projecting future development directions.
周一承;闫奎全;洪洋;钟海霞;张新波
中国科学院长春应用化学研究所,中国-白俄罗斯先进材料与制造"一带一路"联合实验室,长春 130022||中国科学技术大学应用化学与工程学院,合肥 230026中国科学院长春应用化学研究所,中国-白俄罗斯先进材料与制造"一带一路"联合实验室,长春 130022||中国科学技术大学应用化学与工程学院,合肥 230026中国科学院长春应用化学研究所,中国-白俄罗斯先进材料与制造"一带一路"联合实验室,长春 130022||中国科学技术大学应用化学与工程学院,合肥 230026中国科学院长春应用化学研究所,中国-白俄罗斯先进材料与制造"一带一路"联合实验室,长春 130022||中国科学技术大学应用化学与工程学院,合肥 230026中国科学院长春应用化学研究所,中国-白俄罗斯先进材料与制造"一带一路"联合实验室,长春 130022||中国科学技术大学应用化学与工程学院,合肥 230026
化学化工
锂介导氮气还原电化学合成氨固体电解质界面电化学反应器
Lithium-mediated nitrogen reduction reactionElectrochemical ammonia synthesisSolid electrolyte interfaceElectrochemical reactor
《应用化学》 2026 (7)
1001-1010,10
国家基金委面上项目(Nos.52273277,52302119)和吉林省科技发展计划项目(No.SKL202402014)资助 Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.52273277,52302119)and Jilin Province Science and Technology Development Plan Funding Project(No.SKL202402014)
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