氨：从农业化肥到能源新宠儿

氨在自然界中比较常见，在常温下氨是无色，有刺激性恶臭的气体，并且极易溶于水中。

氨的分子是由一个氮原子和三个原子组成，分子形状呈现三角锥形，因此氨分子具有很强的极性。在化学性质方面，氨具有还原性，在纯氧燃烧中生成氮，这也是氨能够成为能源的原理。其次，氨能够进行取代反应，在反应过程中，氨分子中的氢被其它原子或基团所取代，生成氨基、亚氨基的衍生物或氮化物。

氨是最重要的氮肥，也是生产炸药的原材料，是产量较大的化工品之一。对于人类而言，早在18世纪的时候，氨被用于氮基肥料的前身，最早被用于农业生产。随着工业的发展，氨在工业上用作于冷冻机的循环致冷剂。

如今，在全球新的能源变革的浪潮中，除了氢能源和锂电池是新能源代表性突破外，氨也是能源变革中的新宠儿。在液化方面，实现对氢的液化，需要把温度降到-235℃以下才可以实现，而氨只需要将温度降到-33℃就可以实现液化，在液化方面，氨的成本显然要低于氢的成本。

在能量对比上，由于氨分子载有三个氢原子，是氢的良好载体。液氨的能量密度达到了11.5焦耳每千克，而氢气的能量密度只有1.33焦耳每千克，在能量密度上液氨更具有优势。因此，氨可作为高功率燃料，已经初步用于船舶、飞机和火箭等大型运输工具中，当做能源来源。

在氨的制备上，工业上采用哈伯法，用氮气和氢气在高温、高压和催化剂存在下合成的，这种方法在过去一个世纪被广泛应用。然而，本世纪科学家们发现，在常压下把氢气和氦稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池中，氢和氮在电极上就能合成了氨，而且转化率达到78%，这种方法成了氨新的制备途径。