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       鋰-氮電池的陰極機理與鋰介導的氮還原（LiNR）相似。在這里，鋰-N₂、鋰-NR 和銅-鋰電池被合并為一個毫升規模的銅（N₂）-鋰系統。利用具有鋰氧化反應（LiOR）的鋰陽極可確保向活性 N₂ 不間斷地供應鋰離子。鋰氧化反應不僅能提高電解質的穩定性，還能通過剝離鋰離子來降低電壓，這與鋰氮反應通常采用的惰性鉑陽極截然不同。值得注意的是，對陽極室內氨氣積累的異常觀察闡明了反應中間產物的存在和作用。以鋰再生為目的的充電過程面臨著高極化問題，因此提出了一種涉及低電流充電的循環程序，以改善循環。本研究綜合了三個不同研究方向的見解，充分利用了它們各自的優勢和科學見解。由于鋰陽極的漸進性，鋰-N₂ 電池成為合成氨的一種極具優勢的策略。
 

圖1. (A) Cu(N₂)-Li電池充放電過程中鋰介導氨合成的傳統觀點和(B)修正觀點。
 
 
圖2. (A) 銅-鉑和 (B) 銅-鋰的初始狀態和終端狀態照片。(C) 不同電流密度下的電壓-時間曲線；(D) 陰極、陽極和總氨產量（帶誤差條）；(E) Cu-Li 的氨產量和法拉第效率（帶誤差條）。
 

圖3. 電解后電流密度為 (A) 0.3、(B) 1、(C) 3 和 (D) 5 mA cm^-2 的陰極的掃描電鏡照片。電解后 (E) N 1s 和 (F) F 1s 的 XPS 精密光譜。
 
 
圖4. 電壓（E）和電荷（Q）隨時間變化的曲線，循環時間限制為 600 秒。
 
      相關研究成果由中國石油大學Hui Sun等人2024年發表在The Journal of Physical Chemistry Letters (鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.4c01328)上。原文：Cu(N₂)-Li Battery for Ammonia Synthesis

轉自《石墨烯研究》公眾號