新加坡國立大學(NUS)設計與工程學院的顏寧教授與何錢助理教授領導的研究團隊,開發出一種創新的單原子鉑催化劑,成功解決氨氣作為工業燃料時難以點燃且易產生氮氧化物(NOx)的技術瓶頸。該研究成果已發表於國際期刊《Joule》,為鋼鐵、水泥及化工等需要高階熱能的重工業提供脫碳路徑。
氨氣作為無碳燃料,雖具備易儲存運輸與低環境衝擊的潛力,但因點火溫度高、燃燒不穩定及高溫下排放NOx等問題,限制了其在重工業的應用。研究團隊利用原子級設計,將單個鉑原子分散在經氧化鋯強化的氧化鋁載體上,此結構能防止金屬原子在高溫下聚集。實驗證明,該催化劑能將氨氣的起燃溫度從傳統的500°C以上大幅降低至約215°C,並在1,100°C的高溫下維持穩定燃燒。
這項技術的關鍵在於能將氨分子完全轉化為氮氣與水,僅產生極微量的NOx。高解析影像證實,該催化劑在運行80小時後,鉑原子仍保持分散活性,展現極佳的熱耐受力。何錢助理教授指出,此技術可讓工業界在不須大規模重建廠房的情況下,透過精進現有系統達成綠色轉型。目前該團隊在NUS氫能創新中心的支持下,正準備進行試點規模試驗,預計將於工業燃燒器及高溫反應器中測試實際運行效能,協助重工業充分利用氨能轉型的機會,達成碳中和目標。