在探索清洁能源的征途中，科学家们正将日常所见的空气与水转变为解锁新能源潜力的关键。近期，来自日本东京大学工学院的研究团队取得了突破性进展，他们开发出一种在常温常压下，利用空气中含量最高的氮气与水资源合成氨的新技术。这一创新有望打破传统制氨工艺对高温高压及化石燃料的依赖，为构建“氮循环社会”铺设道路。
氨，这一基础化工原料，在现代工业与农业中扮演着不可或缺的角色，从化肥制造到药品生产，再到冷却剂和金属加工，氨的应用无处不在。尤为重要的是，氨在燃烧过程中不产生二氧化碳，且在存储和运输上展现出更高的稳定性和经济性，因此被视为推动能源转型的重要一环。然而，当前合成氨主要依赖20世纪初德国化学家哈伯发明的“循环法”，该法需要高温高压条件，且高度依赖化石资源提取的氢气，存在高能耗和高碳排放的问题。
面对传统工艺的瓶颈，东京大学的研究团队并未止步。他们先前已成功开发出一套热能驱动体系，通过选用碘化钐作为还原剂，直接利用氮气、水和特定的催化剂，在较为温和的条件下合成氨。这一新工艺相较于传统方法，效率提高了近100倍，原料利用率也大幅提升。然而，碘化钐在反应后无法循环利用，仍是当前面临的一大挑战。
在此基础上，研究团队再次取得突破，构建出一套光驱动的新型合成氨体系。他们利用高效的铱基化合物捕获光能，结合钼催化剂和叔膦提供电子，成功实现了在光照条件下，以氮气和水为原料直接合成氨分子的目标。据研究团队负责人西林仁昭介绍，若催化剂得到进一步优化，合成效率有望提升至原来的200倍。这一创新不仅条件温和，而且完全不产生二氧化碳，为绿色合成氨技术开辟了新路径。
中国科学院大连化学物理研究所研究员郭建平指出，直接用太阳光驱动氮气和水合成氨，一直是科学家们的梦想。全球范围内，围绕氨合成的技术正加速发展，无论是热催化、仿生催化、光催化还是电催化，都在努力突破“绿色固氮”的关键瓶颈。日本团队的这项研究成果通过结合光能转化技术，在温和条件下实现了光能合成氨，具有重要的突破意义。然而，目前这一“阳光转化器”的效率尚低，核心材料成本偏高，系统的耐用性和循环使用能力仍需进一步攻关。
在郭建平看来，氢能被广泛视为21世纪理想的二次能源载体，但氢气储运难、成本高等问题限制了其广泛应用。相比之下，氨在常温下仅需轻度冷却和加压即可液化，更适合船运与长时间储存。通过氨的热解，可以在终端重新释放出氢气，实现“氢的搬运”。因此，氨不仅是能源载体，更是氢能的重要中转站，为氢能的广泛运用提供了更为便捷的路径。
随着空气和水成为新的“原材料”，阳光照射即可驱动反应，一个全新的能源时代或许正悄然到来。
