上海交通大学的研究团队在电化学合成氨领域取得重大突破，相关成果发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science）。该研究提出了一种新型锂介导氮气电还原体系，首次在常温常压连续流条件下实现100 mA cm⁻²高电流密度与21%能量效率的稳定氨合成，为绿色氨规模化生产开辟了全新路径。
传统哈伯-博施法合成氨需在400-500℃高温、200-300个大气压下进行，且依赖化石燃料作为氢源，导致全球每年约1.8%的二氧化碳排放。锂介导电化学还原制氨作为绿色替代方案，此前受制于电极表面固体电解质界面（SEI）的离子传导瓶颈，氨分电流密度长期低于8 mA cm⁻²，高压间歇电解模式下的能量效率仅3%。研究团队通过构建功能分层混合SEI结构（DDLA），成功将锂离子传输效率提升两个数量级。
该多层级界面由LiF外层、Li₂CO₃离子传导层与Li₃N界面层精密复合而成。这种结构设计显著降低了锂离子去溶剂化能垒与迁移阻力，同时有效抑制了竞争性析氢副反应。实验数据显示，新体系在100 mA cm⁻²电流密度下保持98%法拉第效率，能量效率达21%，并可连续稳定运行50小时，较传统体系性能提升超过12倍。
研究团队通过原位表征技术揭示了DDLA体系的离子传输机制：LiF外层提供机械稳定性，Li₂CO₃层作为快速离子通道，Li₃N界面层则促进氮气吸附活化。这种协同效应使锂离子迁移数从0.3提升至0.89，为高电流密度下的稳定运行奠定基础。该成果不仅解决了锂介导合成氨的产业化难题，其界面设计原理还可推广至金属空气电池、固态电解质等新能源领域。
该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助，通过多学科交叉创新实现了基础研究到应用技术的跨越。论文中构建的离子传输模型与实验数据，为电化学固氮领域提供了重要的理论参考和技术范式。
