8月22日消息，据Hydrocarbon Processing报道，麻省理工学院（MIT）研究人员开发出一种预测电化学合成氨候选催化材料性能的新方法，有望大幅加快寻找可让这种低排放制氨路线具备经济竞争力材料的进程。

氨是全球产量第二大的化学品（仅次于硫酸），主要用于化肥生产。但其生产消耗最多占全球2%的能源，贡献约1.5%的温室气体排放——超过90%的氨仍由依赖化石燃料供氢供热的百余岁哈伯-博世（Haber-Bosch）工艺生产。电化学路线以电替代热与压力，原理上可行，但产率与效率至今不足以支撑工业规模。全球氨年用量约2亿吨，若要满足气候目标，必须找到同等规模但更节能、低碳的替代路径。

MIT团队由核科学与工程及材料科学系Kerr教授Bilge Yildiz领衔，选择过渡金属氮化物作为候选材料体系：这类材料中催化剂自身的氮原子会参与反应，形成一系列接力式化学步骤——前一步释放的能量可部分驱动下一步，从而降低总输入能量需求，缓解氮还原反应的能垒瓶颈。

方法层面，团队没有在数百万种合金组合中逐一试错（这一过程可能耗时数年），而是先厘清"哪些微观材料性质决定氮还原催化活性"，再借助密度泛函理论（DFT）的量子力学模拟预测不同原子排列的表现，指导实验室定向合成。Yildiz表示，这一思路识别出了驱动合成氨催化活性的关键物理性质，可为寻找更高效催化化合物提供路线图。

对行业而言，此类计算筛选框架若被验证推广，将显著压缩新型氮化物催化剂从发现到验证的周期。电化学合成氨与绿氢耦合，被视为化肥脱碳与长周期储能的潜在交汇点，催化剂正是其成本曲线中最关键的未解变量。 （来源：Hydrocarbon Processing）