氨在农业领域是非常重要的物种，此外氨可能作为非碳能源载体，目前工业化合成氨主要通过高耗能的Haber-Bosch催化过程进行，因此通过N₂、H₂O出发通过电化学方法合成氨作为一种更符合可持续发展理念的过程，受到了广泛关注。有鉴于此，荷兰基础能源研究所(DIFFER) Rakesh K. Sharma、Mihalis N. Tsampas等报道了一种从N₂、H₂O出发通过电化学方法可持续的合成氨，具体通过plasma活化的质子导电固体氧化物电解合成，在阳极通过水氧化反应得到的氢物种通过质子导电膜传输到阴极，随后和plasma活化的N₂反应生成NH₃。

本文要点：

（1）

最高达到26.8 nmol s^-1 cm^-2的制氨效率，最高法拉第效率能够达到88 %。在较高的电流密度（80 mA/cm²）中法拉第效率仅仅10 %，TOF达到2.6 s^-1，制氢速率达到26.8 nmol s^-1 cm^-2；在较低的电流密度条件中，法拉第效率达到88 %，TOF为0.059 s^-1，反应速率为0.61 nmol s^-1 cm^-2。

（2）

本文中的体系通过plasma辅助电化学方法，实现了比使用H₂/纯plasma过程、plasma催化活化N₂过程更高的催化性能。作者认为通过改善活化N₂物种和电催化剂之间的相互作用，能够进一步改善电化学还原氮气过程的性能。

参考文献

Rakesh K. Sharma,* Hrishikesh Patel, Usman Mushtaq, Vasileios Kyriakou, Georgios Zafeiropoulos, Floran Peeters, Stefan Welzel, Mauritius C. M. van de Sanden, and Mihalis N. Tsampas*, Plasma Activated Electrochemical Ammonia Synthesis from Nitrogen and Water, ACS Energy Lett. 2021, 6, 313−319

DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02349

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c02349