銅的隱藏相變：通往「綠色」氨氣生產的關鍵突破

化學界在2025年11月底迎來了一場重磅消息：東京都市大學的學者們，在藤明明教授的帶領下，成功開發出一種可能顛覆化學工業百年傳統的氨氣生產新方法，堪稱一項劃時代的創舉。

這項研究的焦點在於利用氧化亞銅（Cu₂O）催化劑進行硝酸鹽的電化學還原過程。研究人員深入探討後發現，實現高效能的關鍵，在於一個被稱為「隱藏的銅開關」的機制——即在反應過程中，Cu₂O會直接轉變為金屬銅（Cu⁰）。正是這個相變過程，活化了至關重要的步驟：氫原子與亞硝酸根離子結合，進而生成氨氣。

此項合成的優勢極為顯著，它可以在室溫和常壓下進行。這與傳統的哈柏-博施法（Haber-Bosch process）形成了鮮明對比，後者需要極端的條件，並且是造成全球約1.4%二氧化碳排放的元兇。因此，這項新技術為擺脫對化石燃料的依賴提供了新的希望。

氨氣的傳統製造方式，雖然支撐了全球近四成的糧食供應，卻是高度依賴化石燃料且極度耗能的。新的電化學方法，允許氨氣「按需」生產，只要結合再生能源即可實現。這不僅為建立分散式生產設施鋪平了道路，也為電網的靈活調度提供了新的解決方案。更令人振奮的是，實驗證明，透過施加不同的電壓，研究人員可以精確控制催化劑的活性：正電壓會使合成反應停止，而負電壓則能顯著加速反應速率。

這項革命性的研究成果已在知名期刊《ChemSusChem》上完整發表。儘管在基礎科學層面取得了突破性的成功，但將這項技術推向商業化仍面臨諸多挑戰，包括如何有效擴大規模、確保催化劑的長期穩定性，以及優化電化學電池的結構設計。

儘管如此，科學界普遍預期，未來不久將會啟動中試計畫，以在實際操作環境中驗證這套系統的可靠性。這項創新無疑為工業脫碳開闢了嶄新的視野，充分展現了當代科學如何能夠從根本上改造既有製程，使其變得既環保又高效，真正實現綠色化轉型。