[发明专利]低温常压高效电催化还原氮气合成氨的方法及装置

摘要

本发明公开了一种低温常压高效电催化还原氮气合成氨的方法及装置，构建阳极室和阴极室用质子交换膜分隔的电催化电解池，以涂布Pt催化剂的碳布为阳极电极，以涂布硫桥联双（多）核铁簇化合物催化剂的碳布为阴极电极，阳极和阴极通过导线分别与稳压电源的高低电位端相连；水饱和的H2在阳极电极表面被氧化产生H+和电子，产生的H+和电子分别通过质子交换膜和外电路迁移到阴极电极表面，在邻苯二硫酚桥联双核铁配合物催化剂的作用下阴极室提供的N2与H+和电子在阴极电极表面结合生成NH3。本发明以固氮酶模型化合物铁硫簇化合物为电解池的阴极催化剂，克服了传统氨合成过程的高温、高压与高能耗及电催化合成氨时阴极催化剂催化效率较低的问题。

主权项

一种低温常压电催化还原氮气合成氨的方法，特征在于：构建一个包括阳极室和阴极室的电催化电解池，阳极室和阴极室用质子交换膜Nafion 117分隔，阳极室中放置阳极电极，阴极室中放置阴极电极，阳极电极和阴极电极通过导线分别与稳压电源的高电位端和低电位端相连；阳极催化剂为Pt；阴极催化剂为邻苯二硫酚桥联多核铁配合物；水饱和的H2在阳极电极表面被Pt催化剂催化产生H+和电子，产生的H+和电子分别通过质子交换膜和外电路迁移到阴极电极表面，并与阴极室提供的N2在阴极电极表面被邻苯二硫酚桥联多核铁配合物催化剂催化生成NH3；电催化电解池的阳极室和阴极室的腔室为蛇形结构；所述方法以固氮酶模型化合物邻苯二硫酚桥联多核铁配合物为阴极催化剂。