马克斯·普朗克学会
难以想象的效果:球磨机中的研磨过程激活了催化剂，使得催化剂在比公认的哈伯-博世工艺所需的温度和压力低得多的温度和压力下促进氨的合成
信用:弗兰克·文肯 与饥饿作斗争的突破、三项诺贝尔奖和1.5亿吨年产量——然而仍然是一个棘手的研究课题:100多年来，化学工业一直在使用哈伯-博世工艺将大气中的氮和氢转化为氨，氨是矿物肥料和许多其他化学产品的重要成分
马克斯·普朗克科伦福尔松研究所的科学家们现在已经发现了一种令人惊讶的简单方法，可以在环境温度甚至大气压下生产氨，因此比哈伯-博世工艺所需的条件要温和得多
反应物通过研磨机，研磨机研磨用于促进惰性氮气和氢气之间反应的催化剂
结果是一股稀薄但连续的氨流
500摄氏度和200巴——这些条件通常是使氮与氢结合生成氨所需要的
只有这种形式的氮才能被植物利用
尽管围绕矿物肥料存在诸多争议，哈伯-博世工艺正在为养活日益增长的世界人口做出重要贡献
因此，难怪弗里茨·哈伯和卡尔·博施以及马克斯·普朗克研究人员格哈德·埃特尔被授予诺贝尔化学奖，他们阐明了这一过程中到底发生了什么
然而，化学家们仍然专注于氨的合成
“这是一百年来梦寐以求的反应”，德国鲁尔区马普研究所所长费尔迪·休思说
这既表明了转型在经济上有多重要，也表明了实现转型有多困难
因为氨被认为是利用可再生能源生产氢气的潜在储存介质，它可能变得更加重要
化学家希望免除苛刻的反应条件——也是因为需要大量的能量
为了找到一种替代的生产方法，人们付出了巨大的努力:其他催化剂，光作为能源，电解，甚至机械催化——在球磨机中进行的过程
但是这些方法只产生了微量的氨(如果有的话)
比哈伯-博世工艺的其他替代产品产量更高 当他在用钢球轧制固体的工厂里计划他的实验时，斯特芬·赖歇尔没有想到会有大量的实验
“一开始，我主要关心的是如何检测非常少量的氨”，正在做博士学位的化学家说
D
在马克斯·普朗克科伦福尔松研究所
在大气压下，形成的气体的体积分数只有0
1%
然而，在20巴时，它是在0
在进一步优化的条件下，在0
4%
这足以用传统的测量方法来检测产品，当然也超过了之前为哈伯-博世工艺寻找替代路线的方法
“通过技术优化，我们可能会进一步提高产量”，赖歇勒说
他还设计了一种方法，使得原料可以连续通过球磨机，氨稳定地流出反应容器
化学工业更喜欢这种方法，因为这种方法比那些反应物必须在封闭的容器中分批混合并且反应不断中断以分离产物的方法更容易操作
铯是一种化学精灵尘 化学家们通过首先寻找最佳催化剂，在球磨机中获得了相对较高的氨合成产率
具体来说，他们希望增强铁的效果，铁是传统哈伯-博世催化剂的重要成分
他们是通过将碱金属铯与铁粉混合来实现的
与磨球的机械力相结合，添加剂将催化剂活化到惰性氮气甚至在相对温和的条件下与氢气结合的程度
研究人员对铯的刺激作用有几种可能的解释
然而，为什么简单的研磨过程会促进反应还不清楚
他们现在想弄清事情的真相
“如果我们更好地了解这个过程中到底发生了什么，我们可能会找到一种方法来进一步提高氨的产量，”许思说
球磨机也可能成为氨合成的首选手段”
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