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利用二氧化碳制造燃料

辛辛那提大学化学工程专业学生Tianyu Zhang手持一瓶石墨烯,它是二氧化碳转化为甲烷的催化剂。

(图片来源:Andrew Higley/UC Creative)  

betway88必威体育辛辛那提大学(UC)的工程师正在研究将温室气体转化为燃料的新途径,以应对气候变化,甚至还可能将火星上的宇航员带回家。

UC工程与应用科学学院副教授Jingjie Wu和他的学生使用一种碳催化剂将二氧化碳转化为甲烷。由法国化学家Paul Sabatier提出并以其名字命名的“Sabatier反应”是一种将二氧化碳转化为燃料的化学过程,国际空间站基于这一反应将宇航员们呼出气体中的二氧化碳转化为火箭燃料并维持空间站的高轨航行。但Wu的志向不止于此。

betway88必威体育火星大气几乎全部由二氧化碳组成。Wu谈道:“宇航员可以在到达火星后(利用这一反应)制造燃料,这样便可以为返回地球节省一半燃料。这就好比在火星上建了个加气站,只需要将二氧化碳泵入反应器便可以得到火箭使用的燃料。”

UC和莱斯大学、上海大学以及华东科技大学联合开展的这项研究发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。

betway88必威体育Wu起初在化工领域的工作是为电动车研发燃料电池,直到大约10年前,他开始在他的实验室中研究二氧化碳的转化。 

一套以石墨烯量子点为催化剂,将二氧化碳转化为甲烷的昂贵反应器。(图片来源:Andrew Higley/UC Creative) 

Wu认为:“我意识到了温室气体的威胁。许多国家也都意识到二氧化碳是人类社会可持续发展中的一个大问题,这也是我们需要进行碳中和的原因。我们必须得回收利用二氧化碳。”

betway88必威体育Wu和包括论文主要作者、UC博士生Tianyu Zhang在内的学生一起,正在通过测试不同的催化剂,比如石墨烯量子点(一种纳米尺度的多层碳结构),以提高甲烷的产率。

betway88必威体育Wu有信心借助这一反应减缓气候变化。另外,反应产生的甲烷能够用作燃料,从而带来显著的商业价值。 

UC化学工程副教授Jingjie Wu(左)和博士生Tianyu Zhang正通过实验测试不同的催化剂,以将二氧化碳转化为可存储的燃料来应对气候变化。(图片来源:Andrew Higley/UC Creative) 

Wu谈道:“该反应的产率较10年前提高了100倍。所以可以想见,这一过程还将进一步提速;在未来10年中,人们将成立许多初创公司并推动它的商业化。”除了甲烷以外,Wu的学生还在用不同的催化剂生产乙烯。乙烯是世界上最重要的化学制品,用于制造塑料、橡胶、合成服装等产品。

Zhang认为:“绿色能源至关重要,并将在未来占据很大市场。所以我希望投身于此。”

betway88必威体育与可再生能源(比如太阳能和风能)结合并利用二氧化碳合成燃料变得越来越有商业前景。

betway88必威体育Wu解释道:“现在我们不得不丢掉许多过剩的绿色能源,而未来我们可以通过上述方法将过剩的可再生能源存储到化学燃料中。” 

作者:Michael Miller

翻译:张宇哲

审校:董子晨曦

引进来源:物理学家组织网 

本文来自:中国数字科技馆
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