近日， 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