近日，催化領域的著名期刊《Journal of Catalysis》報道，日本熊本大學的研究團隊開發了一種金屬氧化物/陶瓷複合催化劑，它可以有效的催化氨氣的燃燒反應，降低點火溫度并抑制反應過程中産生有害氣體。由于氨氣近年來被視為是清潔燃料的潛在候選之一，這項研究進展無疑将為新能源領域的相關研究提供更多可能性。

l 為什麼說氨氣有潛質成為下一代清潔能源？

上世紀末到本世紀初，頁岩氣革命、煤制油和生物制甲烷等一系列技術突破讓人類似乎擺脫了化石能源耗盡的危機。然而，随着溫室氣體排放最終被确認為是造成全球變暖趨勢的主要原因，人類不得不在新能源開發過程中面對新的課題，那就是如何在開發新型能源的同時降低碳排放。遺憾的是，上述幾種技術路線最終都會帶來與燃燒化石能源類似的溫室氣體排放，這讓人們對真正清潔能源的需求無比饑渴。

幾種常見工農業生産過程中的碳排放量對比，來源：網絡

在各種新能源中，氫氣一直被認為是最符合清潔能源定義的一種。然而，目前談論氫氣的大規模應用可能還為時尚早，這是因為直接将氫氣作為燃料目前仍有技術障礙有待克服。首先，目前的氫氣制備過程需要消耗大量電能，制造成本居高不下。其次，由于液化困難以及儲氫材料開發進展緩慢，低成本、高安全性的氫氣儲存和運輸方案仍然遙遙無期。

豐田公司生産的氫燃料電池車——未來，來源：豐田官網

于是，科學家們想到了以氨氣代替氫氣作為清潔能源的替代方案。這是因為氨氣中氫元素的含量較高，同時由于氫鍵的存在，氨氣是非常容易被液化的氣體之一，這給燃料的運輸帶來了很大便利。另外，氨氣還是很多工業生産過程中的副産物，來源廣泛。

l 這次報道的氨氣燃燒催化劑有什麼意義？

雖然工業界早已将氨氣作為燃料在一些場合代替汽油和輕油，直接将氨氣作為日常燃料仍然存在一定障礙。首先，氨氣的點火溫度比較高，燃燒反應的起始條件較苛刻，此外，氨氣燃燒過程中會大量産生對環境有害的氮氧化物。

日本科學家開發的這種新型催化劑是一種氧化銅和矽酸鋁（或者二氧化矽）複合而成的多相體系。在最初的煅燒過程中，該體系會形成CuAl2O4分布在3Al2O3·SiO2基體中的熱穩定結構，從而保持高溫下的持續催化能力。

實驗結果顯示，該催化劑可以在較低溫度下實現氨氣的點火燃燒，燃燒後的氨氣可以選擇性生成氮氣而非普通條件下的氮氧化物。根據設想，氨氣催化燃燒後的燃燒熱本身可以用來驅動内燃機或者利用燃燒熱分解氨氣生成氫氣，再進一步對氫氣進行利用。此外，在其它需要對氨氣進行廢氣處理的場合，直接催化燃燒不失為成本低廉且安全環保的選擇。

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