不同的方法創建氨是由猶他大學的研究人員發現的。新方法使用源自自然的酶,該酶在室溫下以及小電流下產生氨。
這項記錄了這項新技術的研究於2月3日在《雜誌》上發表應用化學國際版。
氨產生的新過程
大約一個世紀前,諾貝爾化學獎獲得了德國化學家弗里茨·哈伯(Fritz Haber)的獎項。創建氨來自氫氣和氮氣。那時,該方法(今天仍在使用)徹底改變了農業。但是,這個過程非常昂貴,因為通過該技術生產氨的大約佔全球能源的1%。
到目前為止,研究人員僅設法生產少量的氨。但是,這種新技術可以顯著減少產生氨所需的能量,這是全球用作農業肥料的物質。
氨由一個氮原子和三個原子製成。由於將兩個氮原子組合在一起的非常牢固的鍵,研究人員必須通過減少氮或添加質子和電子來找到一種打破它的方法。
“酶燃料電池(EFC)是在陽極和陰極電極表面上利用氧化還原酶作為生物電催化劑的設備。這些設備可以在室溫,環境壓力和近乎中性pH值下運行,所有這些設備對於其他NH3生產的替代性NH3生產都非常可取''著名的研究。
氣體氮為轉變為氨,需要固定過程,並且可以通過多種方法進行。這些過程之一涉及一種名為氮酶的酶。氮酶是我們知道將氮變成氨的唯一酶。但是,它們很少受到科學研究的影響,因為只有在缺乏氧氣的環境中可以操縱氮酶,而且在商業上也無法使用。
研究人員創建了一個燃料電池系統,該系統將氮的固定在氫化酶和氮氣中。該氫酶是由一位來自西班牙的Catalisis y Petroleoquimica研究院的研究人員的合作者獲得的。酶有助於從氫氣中剝離電子的過程,從而使它們用於還原氮的反應。
“在體內,當減少Fe蛋白(大概是通過黃酮毒素降低)與MOFE蛋白結合時,會發生營業額,並且根據平衡方程式進行了兩個蛋白質之間的單個電子的ATP-Hydrolsysy偶聯電子轉移(ET),”研究也指出。 ”
該電池由兩個不同的隔室製成,它們通過碳紙電極互連。在第一個細胞中,氫氣被電子和氫化酶氧化,而在第二個細胞中,電子將電子與氮通過氮氣將其融合在一起以產生氨。
由於電子通過電路移動,因此它們的運動會產生電流,並且通過反應產生少量的功率。
克服挑戰
在研究人員的流程適合在工業層面上應用之前,必須進行進一步的研究。未來方法的挑戰之一將必須解決氮酶及其敏感性,而另一個挑戰是關於ATP的,ATP是一種有助於固定氮的化學昂貴能源。