日本开发新催化剂扩展氨气用途

上世纪末到本世纪初，页岩气革命、煤制油和生物制甲烷等一系列技术突破让人类似乎摆脱了化石能源耗尽的危机。然而，随着温室气体排放最终被确认为是造成全球变暖趋势的主要原因，人类不得不在新能源开发过程中面对新的课题，那就是如何在开发新型能源的同时降低碳排放。遗憾的是，上述几种技术路线最终都会带来与燃烧化石能源类似的温室气体排放，这让人们对真正清洁能源的需求无比饥渴。

近日，催化领域的著名期刊《Journal of Catalysis》报道，日本熊本大学的研究团队开发了一种金属氧化物/陶瓷复合催化剂，它可以有效的催化氨气的燃烧反应，降低点火温度并抑制反应过程中产生有害气体。由于氨气近年来被视为是清洁燃料的潜在候选之一，这项研究进展无疑将为新能源领域的相关研究提供更多可能性。

寻找化石燃料替代能源为目前各国与团队研究方向，其中氢燃料为备受看好的下一代技术，可为汽车与住家提供电力，但在氢气运输过程中，为了要易于运输与储存，得将大量氢气转换成液体，而氨（Ammonia，NH3）被科学家认定为候选载体，该气体含有大量氢气，容易液化并且可大规模生产。

除此之外，氨气也是个零排放燃料替代选项，是种可燃气体，能取代火力发电厂与工业用电炉汽油和轻油，不过氨气燃点较高，并会产生大量氮氧化物（NOx）等空气污染物。但日本熊本大学国际尖端科学技术研究机构（IROAST）团队已找出解决方案，让氮气有望成为新一代绿能燃料。

该团队致力于采用「触媒燃烧法（Catalytic Combustion）」来解决氨燃料问题，这种方式可以促进或抑制燃料燃烧的化学反应物质，且由于触媒燃烧法采用低温燃烧，因此不会产生大量氮氧化物。而团队近期更研发新型催化剂，可以改善氨气燃烧特性与抑制氮氧化物生成。

新型催化剂是带有氧化铜的莫来石型（mullite-type）晶体结构 3A2S，当催化剂与氨一同燃烧时，研究发现其在选择性生成（selective production）N2 时仍保时活性，这意味着它可以抑制氮氧化物，且即使在高温下，该催化剂也不会变质。

由于 3A2S 材料在市面上就可以找到，氧化铜也能以普遍工业制程广泛制造，该新型催化剂具有低成本与易于制造等优点。该催化剂也可以让 NH3 以低燃点分解成 H2，并能利用氧化来纯化氨气，让混合物分离使其变成纯物质。

IROAST 研究负责人日隈聡士（Satoshi Hinokuma）表示，该催化剂应用由于不会排放二氧化碳等温室气体，研究正一步步朝缓解气候变迁迈进，并可提升再生能源在社会中的应用，之后研究将会在更完善的环境下执行与开发