人工合成氨的新方法可降低能源消耗

摘要

東京大學開發出運用SWAP的製造方式，從大氣中吸收氮氣並在催化劑的作用下，與水的質子、釤的電子結合，產生氨，其產至速度與效率均優於哈伯法，不但能夠節省大量能源，也可以減少製造前的設備採購成本。

　　現今人口增長的部分原因來自於大量糧食生產，除了豆科植物能夠經由共生細菌固定空氣中的氮，其餘作物大多需要自土壤中吸收含氮化合物。適度灌溉含氮肥料有利於增進作物健康，而現今的含氮肥料多半來自於哈伯法(Haber-Bosch-Verfahren)製造的氨。

　　哈伯法採用高壓(約200大氣壓)、高溫(約攝氏400度)與鐵催化劑幫助反應，雖然可在短時間內將氫氣和氮氣轉變為氨，但是轉換效率不彰，一個週期的轉換效率只有10%，必須以多次轉換的方式提高產量，連帶消耗的能量也非常可觀；目前的哈伯法製造工業消耗了3-5%的天然氣，大約佔據全球總能源消耗量的1%或2%。

　　現在東京大學開發出一種稱為SWAP（Samarium-Water Ammonia Production）的製造方式，SWAP可以從大氣中吸收氮氣，在鉬催化劑的幫助下，與水的質子及釤（於SmI ₂當中）的電子結合，產生高達4,350當量的氨，其合成速度比起哈伯法快300-500倍，且效率高達90%，不但能夠節省大量能源，也可以減少製造前的設備採購成本。【延伸閱讀】科學家發現橄欖油廢棄物將會是生物燃料產業與農業的理想材料之一

　　雖然在製造期間釤屬於消耗品，但其失去的電子可再經由電力補充，這種新方法儘管目前還不適宜於工業規模上應用，但已經與生物固氮酶的作用速度更加接近，也對環境更加友善，具有開發潛力。

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