新加坡国立大学的研究团队近日开发出一种单原子铂催化剂，能够在约215°C的低温下点燃氨气，并在1100°C的高温下保持稳定燃烧，同时将氮氧化物排放控制在极低水平。这一成果为钢铁、水泥和化工等高排放行业提供了一条潜在的无碳热能解决方案。相关研究已发表在学术期刊《焦耳》上。

氨作为一种无碳燃料，可由空气、水和可再生电力合成，且便于以液态形式储存和运输。然而，氨气在燃烧过程中存在点火温度高、火焰速度慢、高温下易生成氮氧化物等固有缺陷，使得重工业长期难以将其作为替代燃料使用。由新加坡国立大学化学与生物分子工程系颜宁教授和材料科学与工程系何谦助理教授联合领导的研究团队，提出了“高温催化氨燃烧”的技术路线，通过原子级设计的催化剂来解决上述难题。

研究团队将单个铂原子分散锚定在由氧化锆增强的氧化铝载体上，这种结构可防止金属原子在高温下聚集，使催化剂在超过1000°C的环境中仍能保持结构稳定。实验室测试表明，该催化剂在约215°C即可点燃氨气，远低于常规燃烧所需的500°C以上温度，并在1100°C条件下持续运行超过80小时，实现了氨分子的完全转化，氮氧化物排放仅约50ppm。

何谦助理教授表示：“重工业需要的是高质量的热能，而不仅仅是清洁的废气。我们的目标是一举两得：既能使氨更容易点燃，又能使其在高温运行时保持较低的氮氧化物排放。”论文第一作者杜彦坤则指出：“氨一直以来都被视为一种很有前景的低碳燃料，但要真正实现其应用，就需要解决一个长期存在的化学难题。我们的催化剂表明，清洁可靠地释放氨的能量是可能的。”

研究团队下一步计划在新加坡国立大学氢能创新中心的支持下开展中试规模试验，在工业燃烧器、燃气轮机或高温反应器等实际装置中测试催化剂性能，推动该技术向产业化方向迈进。

出版详情：Yankun Du 等人，单原子催化剂能够在 1,100°C 下催化氨燃烧，焦耳(2025)。期刊信息： 焦耳