我国科学家提出甲烷介导的氨动力发动机构想：既保留氨气的零碳排放，又避免燃烧的缺陷

IT之家报道称，中国科学技术大学的曾杰、姚涛、王占东、李洪良等学者联手在氨动力发动机研究领域取得了重要进展，他们共同提出并验证了甲烷介导的氨动力发动机构想。

这一研究成果最近发表在国际权威学术期刊《德国应用化学》上，详细信息可参考DOI:10.1002 / anie.202420292。

与以往直接燃烧氨气不同，研究团队提出了一种创新的氨气动力发动机构想，利用甲烷作为媒介，通过甲烷燃烧（CH₄+ 2O₂ → CO₂+2H₂O）以及尾气原位处理，间接实现了氨气的燃烧（4NH₃+ 3O₂= 2N₂+ 6H₂O），既保留了氨气的零碳排放，又规避了氨气燃烧的困难。

为了实现这一过程，研究团队提出了“空间解耦”和“空间耦合”两种途径。

“空间解耦”途径将尾气处理分为两个步骤：首先使用负载型钌团簇催化剂催化氨气裂解生成氮气和氢气（2NH₃= N₂+ 3H₂），氨气的转化率高达~100%；接着，裂解所得氢气与尾气中的二氧化碳反应，在负载型镍基催化剂催化下形成甲烷（CO₂+ 4H₂= CH₄+ 2H₂O），二氧化碳的转化率高达97.4%，甲烷选择性接近100%。

另一种“空间耦合”途径则是直接让氨和尾气中的二氧化碳一起反应，生成氮气、甲烷和水（3CO₂+ 8NH₃= 3CH₄+ 4N₂+ 6H₂O），氨和二氧化碳的转化率分别达到80.1%和49.3%。

这两种方法均实现了氨气与氧气的非接触性反应，避免了氮气过度氧化形成氮氧化物。这种设计可将传统的甲烷燃料发动机升级为氨气动力发动机。

基于这一理念，其他现有的汽油或柴油驱动发动机也可以通过替换二氧化碳甲烷化为二氧化碳加氢制汽油或柴油的反应，实现氨动力发动机的改造。

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