Haber–Bosch反应通过将氮转化为肥料前体氨来帮助养活世界。然而，它的碳足迹是巨大的：这一反应是全球近2%碳排放的来源。现在，在最近发表在ACSEnergyLetters上的一项研究中，大阪大学的研究人员帮助重新设想了这种反应，以提高化学工业的可持续性。

多年来，用更可持续的替代品取代Haber-Bosch反应一直是一个活跃的研究领域。这些努力导致了全球公认的氨合成电化学反应。然而，由于对其如何进行的理解不足，阻碍了优化该反应的努力。普遍的共识是需要尽可能减少反应中的水浓度。重新审视这一共识——目的是提供有助于优化氨生产的化学反应细节——是研究人员试图解决的问题。

“有多种创造性的方法可以通过增加氮分压或溶解度来提高法拉第效率，”YuKatayama解释说。“我们通过表明微量水可以促进反应进程来补充这些研究。”

研究人员报告了痕量水浓度(约36毫摩尔)和高氯酸锂浓度(0.8摩尔)，导致法拉第效率约为大气压下28%。在不使用气体扩散电极的情况下，该选择性是迄今为止在环境压力下报道的最高选择性。

“X射线光电子能谱实验表明，选择性部分归因于微量水促进氧化锂结合到固体电解质界面中，”Katayama说。“较高的水浓度可能会促进析氢，这是一种不希望发生的副反应。这一令人惊讶的结果只能在ICL研究人员的帮助和讨论下才能找到。我相信这一结果强调了研究合作的重要性。”

这项工作成功地通过直接的方式提高了环境压力下氮还原成氨的法拉第效率，并揭示了导致这一结果的化学过程。微调化学工艺参数显着提高了该反应的产量。因此，有许多以前打折的电化学系统可能值得重新研究，以供未来研究其详细机制的研究工作使用。研究人员现在更接近于优化工业中的肥料前体合成并最大限度地减少其生产过程中的碳足迹。