近日，上海交通大学机械与动力工程学院燃料电池研究所章俊良课题组在国际能源环境领域期刊Energy & Environmental Science（IF=39.714）上发表研究论文“Membrane electrode assembly design for lithium-mediated electrochemical nitrogen reduction”，展示了一种面向锂介导氮还原反应的膜电极设计，论文第一作者是燃料电池研究所博士生蔡熙阳，通讯作者是章俊良教授和沈水云副教授。

面向锂介导氮还原反应的膜电极设计及关键性能展示

氨作为一种重要的化工原料，与人类的生产生活关系密切相关。目前，工业上主要采用哈伯反应合成氨，但面临高能耗、高二氧化碳排放等问题。电化学框架下的锂介导氮气还原反应以电能为驱动力，使固氮反应得以在常温常压下发生，被认为是一种极具潜力的合成氨替代技术。然而，锂介导氮还原反应在迈向产业化前，依旧需要解决体系中氮气传质受限、电解池槽压过高等技术瓶颈。

针对上述问题，论文率先提出了一种基于聚合物电解质薄膜的膜电极结构，并将其成功应用于锂介导氮气还原反应。该膜电极以沉积锂的不锈钢作阴极，锂盐掺杂的聚氧化乙烯膜作电解质，载有铂碳颗粒的碳纸作阳极，经过压合形成“三合一”结构，并可与常规气体扩散电解池联用，显著提升氮气传质效率。由于膜电极的厚度仅为0.4 mm，其在提升装置紧凑性的同时显著降低了欧姆阻抗，并在5 mA cm-2的电流密度下，实现约0.25 V 低极化损失，显著优于已有文献的报道结果。该工作拓展了锂介导氮还原反应的研究思路，对下一代体系开发和电极/电解池设计具有指导作用。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ee/d3ee00026e