尿素是一种重要的元素，存在于从护肤品到化肥的所有东西中。尿素是人类尿液的天然产物;然而，尿素的大规模生产是一项巨大的事业，约占全球排放和能源利用的2%。
这些组件之间的电催化反应可以大大提高尿素生产的能源效率。图片来源:德克萨斯大学奥斯汀分校。
几十年来，工程师和科学家一直在努力提高尿素的生产效率，因为随着人口的增长，对化肥的需求非常巨大。一个由国际研究人员组成的团队，包括工程师和科学家德克萨斯大学奥斯汀分校开发了一种生产尿素的新技术，比目前使用的工艺更环保。
他们还专注于使技术具有足够的竞争力，以跟上现有的能源密集型工业流程。
目前使用的方法包括一个两步热过程，需要在受控的、恶劣的环境下获得更多的压力和热量。这种新发明的方法只涉及一个步骤，它基于电催化的概念，即在室温和环境条件下，利用电和阳光一起激活溶液中的化学反应。
在世界范围内，我们需要减少排放。这就是为什么我们想要开发这些更可持续的方法来生产尿素，使用电催化而不是这种能源密集型的两步过程．
余桂华，科克雷尔工程学院沃克机械工程系材料科学副教授欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
Yu共同领导了这个团队，他们的研究结果已经发表在该杂志上自然的可持续性．
目前，合成尿素主要采用哈伯-博世法合成，这是20项最有价值的发明之一th它促进了化肥的批量生产，并促进了全球粮食供应的增加。
传统的方法是将氢和氮结合形成氨，氨与CO结合2形成尿素。这个双步骤的过程包括加热到400或500°F，以使反应发生，同时吸收大量的能量并释放排放物。
电催化尿素生产是一种更可持续、更节能的替代工艺。然而，这种方法还没有得到足够的应用，使其成为一种可行的替代方法。
同时，这个过程会产生许多副产物，并且需要更多的能量来分解分子的化学键来激活反应。
研究人员最初面临的挑战是确定正确的元素或催化剂，以产生有效的化学反应。研究人员使用硝酸盐而不是典型的氮与CO结合2．催化剂溶液由氢氧化铟纳米材料组成。欧洲杯足球竞彩
Yu表示，这种非常高效的电催化剂具有“高选择性”，这意味着它只产生科学家想要产生的东西，而不是一堆副产品。与早期的电催化尝试相比，它产生了更多的尿素产量。
与氮相比，打破硝酸盐的化学键需要更少的能量，这有助于产生更高的尿素产量．
余桂华，科克雷尔工程学院沃克机械工程系材料科学副教授欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
Yu认为这个公式可以应用于小型和大型应用。电催化装置可以由个人操作并出售给个体农场，这样他们就可以自己生产尿素。研究人员希望为大规模工业过程提供一种替代解决方案，以减少能源使用，这对可持续发展的未来至关重要，因为未来几年人口和对尿素的需求将会上升。
这项研究的进一步步骤包括提高选择性和收率，以及帮助提高产量的原型装置。研究人员正在寻找用太阳能而不是直接电来为这一过程提供动力的方法。
这项研究得到了美国能源部和韦尔奇基金会的资助。该团队包括来自新加坡南洋理工大学、中国科学技术大学和哈尔滨工业大学的科学家。欧洲杯线上买球
期刊引用:
Lv, C。等．(2021)用硝酸盐和二氧化碳选择性电催化合成尿素。自然的可持续性．doi.org/10.1038/s41893 - 021 - 00741 - 3．
来源:https://news.utexas.edu/