上海交通大学变革性分子前沿科学中心李俊团队的最新效果在顶刊《科学》上在线发表。推断团队初次报谈了在常温常压连结流要求下，100 mA cm-2高电流密度和21%高能效的清爽电合成氨新体系。这一效果，为绿氨限制化出产提供了颠覆性时候旅途。

传统哈伯-博施工艺合成氨依赖高温高压（400-500°C、10-30 MPa）和化石燃料，占据了大家约1%的CO2排放。在“双碳”主义布景下，锂介导氮气电化学归附合成氨时候为高效制氨提供了新旅途，其中枢挑战在于普及反映选拔性与加快传质速度。

该进程依赖电极名义固体电解质界面（SEI）层调控锂离子传输，但现存SEI层存在离子传导率低、去溶剂化能垒高级劣势，导致高电流密度下反映界面平缓与析氢副反映加重。尽管通过优化电极联想和电解质配方取得发达，氨分电流密度仍被收尾在8 mA cm-2。高压间歇式电解虽能改善离子迁徙，但系统能耗剧增且能效仅3%，难以收尾连结出产。SEI层锂离子传导才气与动态均衡机制的缺失，已成为制约连结流锂介导合成氨时候发展的要道瓶颈。

原创打破，创制离子分级传输界面

锂介导氮归附合成氨时候濒临的中枢挑战在于：SEI层离子传导率低下，导致高电流密度下锂离子传输受阻。为打破这一瓶颈，推断团队改造性地联想了一种功能分层的搀杂SEI结构：通过构建具有低离子聚合能的外层促进锂离子去溶剂化，同期在富含离子传导域的内层收尾高效锂离子传输。该联想得手将锂离子通量普及两个数目级，在连结流反映体系中收尾了100 mA cm-2的高电流密度下清爽启动。

值得肃穆的是，传统电解体系在跨越8 mA cm-2时就会因SEI层锂离子破钞导致反映界面急剧平缓，而新式搀杂SEI结构有用保管了反映界面的清爽性，使电流-氨转动效用得到显贵普及。这一打破为发展高效锂介导合成氨时候提供了要道材料联想权略。

图1. 锂介导氮气电归附体系偏激不同固体电解质界面（SEI）膜的离子传输模子分析

领路三层精密离子通谈结构，AsiaGaming初次竖立"去溶剂化-传输-催化"级联调控新机制

推断团队得手构建了去溶剂化-扩散层状架构（DDLA）的SEI后，又通过冷冻透射电镜聚公约步放射表征时候，领路出该DDLA由三层精准排布的无机相组成：最外层为LiF层、中间层为Li2CO3离子传导通谈以及最内层为与阴极构兵的Li3N界面层（晶面间距区别为2.00 Å、2.85 Å和3.13 Å）。

结构深度分析发现，DDLA中LiF上层通过低聚合能特色加快锂离子去溶剂化，而Li2CO3中间层则酿成三维离子渗入网罗。同步放射X射线光谱阐发，这种档次化结构在10-20纳米法度上竖立了连结的离子传输梯度。至极值得肃穆的是，DDLA里面发现的对称分散的Li3N晶畴与电解液界面酿因素子级构兵，为氮气归附提供了特异性活性位点。该结构特征诠释了DDLA电极在高电流密度下收尾高效锂介导氮归附合成氨的道理——Li2CO3通谈将锂离子通量普及至老例均质SEI体系的100倍，同期LiF/Li3N异质界面显贵阻碍了析氢副反映。这些发现不仅揭示了电极-电解质界面离子传输的级联调控机制，其分级离子传输机制也为联想下一代高效合成氨电极提供了明确的界面工程原则。

收尾常温常压高效合成氨，开辟可再生能源驱动分散式制氨新旅途

此外，表面诡计揭示DDLA在离子传输能源学上展现出私有上风：其名义LiF层通过0.67 eV的低去溶剂化能促进锂离子开释，而Li2CO3中间层仅需克服0.60 eV的迁徙能垒，相较老例均质SEI体系（去溶剂化能垒0.73 eV，迁徙能垒1.07 eV）具有显贵能源学上风。这一发现不仅诠释了DDLA电极收尾高离子电导率的现实原因，更竖立了"去溶剂化-传输-催化"三级联机制在高效合成氨反映中的中枢作用，这种协同清爽效应为联想高清爽性电解界面提供了新范式。

本推断通过流动电解池系统考证了表面预计，初次在常温常压100 mA cm-2电流密度下收尾98%法拉第效用与21%能量效用，并具备50小时连结启动的清爽性，为发展可再生能源驱动的分散式合成氨时候奠定了表面和实验基础。这些发现不仅适用于电化学固氮鸿沟，其揭示的离子传输调控机制对金属空气电板、固态电解质电板等新能源器件征战相似具有疏通道理。

上海交通大学变革性分子前沿科学中心李俊副教养和苏州大学程涛教养为论文通信作家。变革性分子前沿科学中心博士后张强、变革性分子前沿科学中心探问博士生李华敏、苏州大学博士生于沛柔和变革性分子前沿科学中心博士生刘鹏宇为论文第一作家。该责任得到国度要点研发策动、国度当然科学基金、化学生物协同物资创制世界要点实验室、辅助部中央高校基本科研业务费专项资金以及上海市基础推断特区策动等技俩支柱。