研究突破概述 - 上海交通大学李俊团队在《科学》期刊发表论文，首次报道了在常温常压连续流条件下实现100mA cm⁻²高电流密度和21%高能效的稳定电合成氨新体系 [1] - 该研究为绿氨的规模化生产提供了一条颠覆性的技术路径 [1] 技术背景与瓶颈 - 传统哈伯—博施法合成氨需高温高压且依赖化石能源，碳排放巨大 [4] - 锂介导电化学还原制氨作为绿色替代方案，长期受限于电极表面固体电解质界面离子传导差、高电流下易失效等问题 [4] - 此前，氨分电流密度长期停留在8mA cm⁻²以下，高压间歇电解能效也仅3% [4] 核心技术突破 - 研究团队创新性构建了功能分层固体电解质界面结构，实现了锂离子传输效率提升两个数量级 [4] - 该多层级界面由LiF外层、Li₂CO₃离子传导层与Li₃N界面层精准组成，大幅降低锂离子去溶剂化与迁移能垒 [4][5] - 新设计从原理上突破了高电流密度下的界面稳定性难题，并显著抑制了析氢副反应 [5] 实验性能与影响 - 实验证实，新体系在100mA cm⁻²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 [7] - 该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 [7] - 相关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均具有重要参考价值 [7] 研究团队与支持 - 该研究由上海交通大学李俊副教授与苏州大学程涛教授担任通讯作者 [6] - 研究得到国家自然科学基金等多项项目的支持 [6]