氨广泛应用于化肥及众多工业生产领域，还被视为极具前景的能源储存与运输方式，因其比氢气更安全、更易处理。利用等离子体这一物质第四态，科学家创造出可促进氨生成的材料。

美国能源部应用材料与可持续性科学(AMSS)理事会高级战略顾问兼实验室副主任Emily Carter称，若在氢气生产地外需工业氢气，以氨形式运输储存更便捷安全，理想状态下可在需氢气处按需分解氨。美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)研究人员表示，需找到高效廉价合成与分解氨气的方法，目前PPPL的AMSS电化学制造科学部门正开展这两项研究。

这项研究由美国能源部物理实验室(PPPL)、橡树岭国家实验室、普林斯顿大学、罗格斯大学和罗文大学等多学科团队完成，相关科学论文发表在ACS Energy Letters上。

目前氨生产成本高，需大型工厂及极端温度和压力。而新方法以氨为氢载体，可在更靠近需求地的小型设施甚至现场生产氨，长距离运输成本也更低。首席研究员鞠义光表示，氢气能量密度低、运输难，氨能量密度是压缩氢气的两倍，更易长距离运输，可能引发能源存储和运输领域变革。

PPPL是低温等离子体模拟领域领导者。AMSS可持续发展科学副顾问兼研究物理学家Mark Martirez正对新实验进行模拟，以从原子层面全面了解化学反应过程。模拟对理解化学物质从水和氮生成氨的机制至关重要，等离子体催化是相对较新的领域。

新方法摒弃传统氢氮合成氨所需的热催化的高热高压，利用电、水、氮气和低温等离子体。在低温等离子体中，不带电分子温度低或处于室温，电子温度却很高，能改变催化剂表面，注入氮或氢原子。实验中使用的催化剂具有独特异质界面复合物(HIC)结构，可加速化学反应且自身不变。

罗格斯大学教授何慧欣称，氧化钨和氮氧化钨催化剂本身不新鲜，新颖的是其结构及利用等离子体技术制造催化剂的方法。HIC特殊设计有助于产生高活性氢原子，形成适合氮分子生长的氮空位，增加氨产量，减少不必要副反应。

张教授表示，这种催化剂生产过程从约两天缩短至15分钟，氨产量也优于其他类似方法。研究人员将继续研究利用HIC催化剂提高氨产量的方法。

参与研究的还有PPPL的Sophia Kurdziel、Christopher Kondratowicz、徐逸杰、伊丽莎白·德斯梅特，普林斯顿大学的Eddie Tang，橡树岭国家实验室的Jacob Smith和迟妙芳，罗格斯大学的Pavel Kucheryavy、Junjie Ouyang和Michael Adeleke，以及罗文大学的Aditya Dilip Lele。

该项研究资金由美国国家科学基金会(编号2428523和ECCS-2025064)、罗格斯大学研究委员会奖、美国能源部(编号DEAC0209CH11466和DOE FES DE-SC0025371)、北卡罗来纳州立大学分析仪器设施、北卡罗来纳州以及PPPL战略合作伙伴项目计划(主合同编号DE-AC02-09CH11466)提供。