許多實驗室裡的綠色能源實驗公佈了令人印象深刻的成果——但更令人驚歎的是，這些成果來自現實世界中的實地試點示範。能夠從稀薄空氣中製造氨且不需要外部電源的新研究就是這種情況（https://spectrum.ieee.org/a-retired-jpl-engineers-journey-from-space-probes-to-carbonneutral-farming）。

這種技術是由來自斯坦福大學（Stanford University）以及沙烏地阿拉伯法赫德國王石油與礦產大學（King Fahd University of Petroleum and Minerals）的一組研究人員研發的。它依靠塗有催化劑的細網，這種細網將大氣中的氮與水蒸氣中的氫結合來製造氨（NH₃）。

長期以來，氨一直是農作物肥料的關鍵成分，但近年來，作為一種可持續燃料，其重要性日益凸顯。氨可以裂解產生用於燃料電池和內燃機的氫氣，燃燒時只產生水，無碳排放。在給定體積下，氨能比氫氣儲存更多能量，且每千瓦時的成本低得多。航運業是此類技術的目標行業之一，一家公司已經推出了一艘以氨為動力的拖船作為示範平臺（https://amogy.co/news/amogy-sails-worlds-first-carbon-free-ammonia-powered-maritime-vessel）。

傳統的制氨方法需要高溫和高壓，這種工藝以甲烷為原料，可能會導致碳排放。12月13日發表在《科學進展》上的這項新研究展示瞭如何在不需要電力或任何其他外部能源的情況下製造氨。該過程在室溫和標準大氣壓下進行（https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.ads4443）。

該系統基於一個塗有催化劑的微網。水蒸氣（H₂O）與大氣中的氮氣（N₂）結合生成氨（NH₃）和氧氣（O₂）。氨最終進入水溶液，可透過使用沸石過濾器吸收和濃縮氨來提高其濃度。（在廢水處理中，沸石通常用於去除氨。）

這個過程僅靠環境風就能為水蒸氣透過濾網提供動力。研究人員在鹹水和淡水附近的區域對該裝置進行了實地測試，以瞭解不同溼度來源是否會影響產出。雖然風速對氨產量有影響，但當風速在每小時8到21公里範圍內時，這並非一個顯著因素；在這些條件下，產出基本相同。

濾網塗層依賴於氧化鐵和全氟磺酸（Nafion），全氟磺酸是一種含氟聚合物共聚物材料，常用於燃料電池。只需讓含有水滴的空氣（在有大氣氮存在的情況下）透過濾網，就會引發一系列反應從而產生氨。透過持續噴灑水滴能夠加快生產速度。

研究人員在舊金山灣區的九個不同地點測試了一個現場裝置，根據溫度、溼度和風速得出了不同的生產率，這表明如果能夠經濟地擴大規模，該裝置具有實際應用價值。

該系統產生的氨溶液可直接用作農作物肥料，從而消除或減少購買和運輸傳統氮肥的需求。當擴大規模後，該系統能夠生產出商業數量的氨，適合用作可持續的綠色能源。

斯坦福人文與科學學院（Stanford School of Humanities and Sciences）的化學教授Richard Zare表示：“這項創新透過提供一種比集中生產更具可持續性、更具成本效益的替代方案，可能從根本上重塑肥料製造業。”水滴技術“有可能給化學帶來革命性的變化——從賦予發展中國家的農民權力到推動製藥和工業應用。”