鋰-氮電池的陰極機(jī)理與鋰介導(dǎo)的氮還原（LiNR）相似。在這里，鋰-N
2、鋰-NR 和銅-鋰電池被合并為一個(gè)毫升規(guī)模的銅（N
2）-鋰系統(tǒng)。利用具有鋰氧化反應(yīng)（LiOR）的鋰陽極可確保向活性 N
2 不間斷地供應(yīng)鋰離子。鋰氧化反應(yīng)不僅能提高電解質(zhì)的穩(wěn)定性，還能通過剝離鋰離子來降低電壓，這與鋰氮反應(yīng)通常采用的惰性鉑陽極截然不同。值得注意的是，對陽極室內(nèi)氨氣積累的異常觀察闡明了反應(yīng)中間產(chǎn)物的存在和作用。以鋰再生為目的的充電過程面臨著高極化問題，因此提出了一種涉及低電流充電的循環(huán)程序，以改善循環(huán)。本研究綜合了三個(gè)不同研究方向的見解，充分利用了它們各自的優(yōu)勢和科學(xué)見解。由于鋰陽極的漸進(jìn)性，鋰-N
2 電池成為合成氨的一種極具優(yōu)勢的策略。
圖1. (A) Cu(N
2)-Li電池充放電過程中鋰介導(dǎo)氨合成的傳統(tǒng)觀點(diǎn)和(B)修正觀點(diǎn)。
圖2. (A) 銅-鉑和 (B) 銅-鋰的初始狀態(tài)和終端狀態(tài)照片。(C) 不同電流密度下的電壓-時(shí)間曲線；(D) 陰極、陽極和總氨產(chǎn)量（帶誤差條）；(E) Cu-Li 的氨產(chǎn)量和法拉第效率（帶誤差條）。
圖3. 電解后電流密度為 (A) 0.3、(B) 1、(C) 3 和 (D) 5 mA cm
-2 的陰極的掃描電鏡照片。電解后 (E) N 1s 和 (F) F 1s 的 XPS 精密光譜。
圖4. 電壓（E）和電荷（Q）隨時(shí)間變化的曲線，循環(huán)時(shí)間限制為 600 秒。
相關(guān)研究成果由中國石油大學(xué)Hui Sun等人2024年發(fā)表在The Journal of Physical Chemistry Letters (鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.4c01328)上。原文：Cu(N
2)-Li Battery for Ammonia Synthesis
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
