透過利用液態金屬的獨特能力，製造氨的新方法可以顯著減少因生產這種廣泛使用的化學物質而造成的碳排放。

氨被用作肥料來種植我們的大部分食物，但也發揮著重要作用清潔能源作為安全運輸氫氣的載體。

全球產量氨然而，它的環境成本很高：它消耗了全球 2% 以上的能源，並產生了高達全球 2% 的碳排放。

皇家墨爾本理工大學研究員、該主題研究的主要作者Karma Zuraiqi 博士表示，她的團隊的綠色替代方案比當今用於將氮和氫分解為百年曆史的哈伯-博世工藝減少了20% 的熱量和98 % 的壓力。

該作品出現在自然催化。

「目前全球氨生產的排放量是澳洲的兩倍。如果我們能夠改善這項製程並降低能源密集度，我們就可以大幅減少碳排放”，皇家墨爾本理工大學工程學院的 Zuraiqi 說。

研究結果表明，低能耗方法在生產氨方面與當前的黃金標準一樣有效，而更依賴有效的液態金屬催化劑和較少的壓力。

祖萊奇說：“我們使用的銅和鎵也比目前方法中用作催化劑的貴金屬釕更便宜、更豐富。”“這些優勢都使其成為令人興奮的新開發成果，我們渴望進一步研究並在實驗室外進行測試。”

液態金屬來救援

包括 RMIT 教授 Torben Daeneke 在內的團隊處於利用液態金屬催化劑特殊性能進行氨生產、碳捕獲和能源生產的前沿。

催化劑是一種物質，它可以使化學反應發生得更快、更容易，而且本身不被消耗。

這項最新研究展示了他們的新技術，透過製造含有銅和鎵的微小液態金屬液滴（因其堅硬的外殼、液態外核和固態內核結構而被稱為「奈米行星」）作為分解氮原料的催化劑和氫氣。

「液態金屬使我們能夠以更動態的方式移動化學元素，使所有物質都到達界面並實現更有效的反應，這是催化的理想選擇，」Daeneke 說。“銅和鎵分別被認為是氨生產的不良催化劑，但它們在一起表現得非常好。”

測試表明，鎵分解了氮，而銅的存在有助於分解氫，兩者結合起來可以像目前的方法一樣有效，而成本只是現有方法的一小部分。

「我們基本上找到了一種方法來利用兩種金屬之間的協同作用，提高它們各自的活性，」達內克說。

RMIT 目前正在引領該技術的商業化，該技術由 RMIT 和 QUT 共同擁有。

產業升級

雖然透過傳統的哈伯-博世製程生產的氨只能在大型設施中使用，但該團隊的替代方法可以適合大規模和小型分散生產，其中少量是在太陽能發電廠廉價生產的，這反過來又會削減運輸成本和排放。

除了在生產化肥用氨方面的明顯應用外，該技術還可能成為氫工業的關鍵推動力，並支持擺脫化石燃料。

「讓氫更安全、更容易運輸的一個好方法是將其轉化為氨，」Daeneke 解釋道。「但是，如果我們使用透過現有技術生產的氨作為氫載體，氫工業的排放可能會顯著增加全球排放量。我們的願景是將我們的綠色氨生產技術與氫技術，使綠色能源能夠安全地運送到世界各地，而不會在途中造成巨大損失，」他說。下一個挑戰是升級該技術（迄今為止該技術已在實驗室條件下得到驗證），並設計該系統以在更低的壓力下運行，使其作為分散式工具更加實用，適用於更廣泛的行業。

他說：“現階段，我們對結果感到非常興奮，並熱衷於與有興趣擴大其行業規模的潛在合作夥伴進行交談。”

更多資訊：