上海交通大学变革性分子前沿科学中心的研究团队在电化学合成氨领域取得重大突破，相关成果发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science）。该研究首次实现了常温常压条件下，以100 mA cm⁻²的高电流密度和21%的高能效稳定合成氨，为绿氨的规模化生产提供了颠覆性技术路径。
传统合成氨工艺依赖哈伯-博施法，需在高温高压条件下进行，且严重依赖化石能源，导致碳排放量巨大。相比之下，锂介导电化学还原制氨被视为绿色替代方案，但此前长期面临电极表面固体电解质界面（SEI）离子传导效率低、高电流密度下易失效等难题。此前，氨分电流密度长期低于8 mA cm⁻²，高压间歇电解的能效也仅3%，严重制约了工业化应用进程。
研究团队通过创新设计功能分层混合SEI结构（DDLA），成功突破了这一技术瓶颈。该结构由LiF外层、Li₂CO₃离子传导层和Li₃N界面层精准组成，形成多层级界面体系。这种设计大幅降低了锂离子去溶剂化与迁移的能垒，同时显著抑制了析氢副反应，从根本上解决了高电流密度下的界面稳定性问题。实验数据显示，锂离子传输效率提升了两个数量级。
在连续流实验中，新体系在100 mA cm⁻²的电流密度下，实现了98%的法拉第效率和21%的能量效率，并可稳定运行50小时。这一成果标志着锂介导电合成氨技术向工业化、连续化生产迈出了关键一步。研究团队指出，该体系所涉及的界面设计与离子传输机制，对电化学固氮、金属空气电池、固态电池等新能源领域具有重要的参考价值。
该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等多个项目的支持，通过跨学科合作攻克了电化学合成氨领域的关键难题，为清洁能源技术的发展提供了新的理论依据和技术方案。
