氨基能源存储与转化新材料和新方法研究获进展

可再生能源的储存和运输是制约其大规模使用的关键因素。氨作为一种化学储能载体，近年来逐渐受到学术界及产业界的关注，主要是由于氨的重要属性，例如氨分子中不含碳元素，氨具有较高的储氢量(17.6 wt%)、质量能量密度(22.5 MJ/kg)和体积能量密度(11.5 MJ/L)，氨便于储存和运输，以及氨的合成及使用中的实践经验等。

氨是能源或氢源载体，主要包括氨的绿色合成、氨的分离与储运，以及氨的利用和转化三个方面。该工作系统总结了近年来以“氨作为能源载体”为目标开展的相关新方法和新材料方面的研究进展，并讨论和分析了这些过程中面临的挑战和机遇。

在合成氨方面，该工作介绍了“绿色合成氨”的社会需求，以及不同合成氨方式(热催化、化学链、光/电催化、等离子体催化)的优势及挑战，重点介绍了(多相、电、光及等离子体)催化新材料、化学链载氮体等方面的进展，并对各种合成氨方式未来的研发思路进行了评述。在氨的利用与转化方面，该工作阐述了氨能源利用的目标，并从氨热分解制氢、氨电氧化制氢、氨电解制氢、氨燃料电池和氨催化燃烧等方面，介绍了不同氨利用方式的优势，面临的挑战，以及在多相催化材料、电极材料开发方面的最新进展，分别对各种氨利用方式在未来的研发思路进行了评述。该工作还介绍了氨的分离、存储及消除所需的吸收与吸附材料方面的研究进展。此外，该工作展望了氨基能源的研究前景，并指出未来的研究可能需要集合催化化学、光/电化学、材料科学、化学工程等领域的知识，共同解决氨基能源发展所面临的难题。

陈萍团队长期从事储氢材料和多相催化研究。近年来，在氨作为能源载体方面取得了系列进展，先后提出“过渡金属-碱金属亚氨基化物”复合氨分解催化剂(Angew. Chem. Int. Ed.，2015)、“过渡金属-氢化物”双中心合成氨催化剂(Nat. Chem.，2017;Angew. Chem. Int. Ed.，2017;J. Am. Chem. Soc.，2018)，并建立了金属亚氨基化物作为载氮体的低温化学链合成氨新体系(Nat. Energy，2018)。

该工作以Emerging Materials and Methods toward Ammonia-Based Energy Storage and Conversion为题，发表在Advanced Materials上。论文第一作者是博士生常菲和副研究员高文波。研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会、中科院青年创新促进会等的资助。