当前突破性的无化石燃料氨合成技术主要通过以下五种创新路径实现，这些方法从根本上改变了传统哈伯-博什工艺对化石能源的依赖：1. **全电化学合成技术**通过氮气、水和可再生能源电力直接合成氨，反应在近环

该团队成功开发了一种更直接的气态氨（NH₃）生产方法。此前其他实验室的研究成果仅能生产溶液态氨（铵根离子，NH₄⁺），需要消耗更多能源和工艺步骤才能转化为最终的气态产物。

现行的哈伯-博施工艺生产氨需付出巨大气候代价，会产生大量碳足迹。该工艺必须大规模实施，并且需要在廉价天然气资源附近运行才能实现成本效益。

养活人类的化学工艺，与寻求革命的悉尼团队

天然氨（主要以鸟类排泄物形式存在）曾因需求巨大引发战争。

19世纪发明的哈伯-博施工艺使人工合成氨成为可能，彻底改变了现代农业与工业。目前全球90%的氨生产依赖该工艺。

"工业对氨的需求仍在持续增长。过去十年间，包括本实验室在内的全球科学界都在探索不依赖化石燃料的可持续制氨方案。

"当前制氨工艺需要集中化生产并长途运输产品。我们亟需低成本、分散式且可扩展的'绿色氨'方案，"项目负责人、悉尼大学化学与生物分子工程学院及净零研究所PJ Cullen教授表示。其团队已专注'绿色氨'研究六年。

"本研究成功实现了通过电力将空气直接转化为气态氨的技术路径。这是我们目标实现过程中的重大突破。"

相关研究成果发表于《德国应用化学》国际版。

氨分子含三个氢原子，使其可作为高效的氢能载体和供应源，甚至有潜力成为氢能存储运输的有效介质。工业界已开发通过'裂解'工艺分离氨分子获取氢能的技术。

由于独特的化学性质，氨也被视为零碳燃料的有力候选者。这一特性引起海运业关注——该行业温室气体排放占全球总排放量的3%。

破解化学难题

Cullen教授团队的新工艺通过等离子体技术实现空气电活化。

核心装置是膜电解槽——一个银色箱体，在此完成气态氨的转化过程。

传统哈伯-博施工艺需在催化剂作用下，使氮气（N₂）和氢气（H₂）在高温高压条件下反应生成氨（NH₃）。

新型等离子体法则通过电力激活空气中的氮氧分子，随后将活化分子导入膜电解槽完成氨转化。

研究人员称该技术路线显著简化了氨生产工艺。

Cullen教授表示该发现标志着绿色氨生产进入新阶段。团队正在进一步提升该工艺能效，力求与哈伯-博施工艺竞争。

"这种两级工艺整合了等离子体与电解技术。我们已在等离子体环节实现了能效和扩展性的突破。

"要实现完整的可持续氨生产方案，电解环节的能效提升将是关键攻坚方向，"Cullen教授强调。