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天空钻石方法将二氧化碳转化为有价值的产品

[2019-10-09 23:25:20] 来源:本站 编辑:小编 点击量:
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导读:寻找将气候变化问题中最丰富的人为温室气体二氧化碳(CO2)转化为有价值商品的技术长期以来一直是许多科学家和政府官员的梦想。现在,团队的化学家说,他们已经开发出一种技术,大气中的二氧化碳转化经济2直接进入了工业和消费产品的高度重视碳纳米纤维。该小组将提出全新的研究这个新的CO2捕集与利用技术在250全国会议暨博览会的美国化

  寻找将气候变化问题中最丰富的人为温室气体二氧化碳(CO 2)转化为有价值商品的技术长期以来一直是许多科学家和政府官员的梦想。现在,团队的化学家说,他们已经开发出一种技术,大气中的二氧化碳转化经济2直接进入了工业和消费产品的高度重视碳纳米纤维。

  该小组将提出全新的研究这个新的CO 2捕集与利用技术在250全国会议暨博览会的美国化学学会(ACS)。

  “我们已经发现了一种使用大气CO 2,生产出高产量碳纳米纤维,”斯图尔特利希特,博士,谁在乔治华盛顿大学领导的一个研究小组说。“这种纳米纤维用于制造强力碳复合材料,例如波音梦想飞机中使用的那些,以及高端运动设备,风力涡轮机叶片和许多其他产品。”

  先前,研究人员已作出肥料和水泥而不发射CO 2,这是他们的报道。现在,团队,其中包括博士后研究员贾文仁,博士和研究生杰西卡·斯图尔特说,他们的研究可能会改变CO 2,从全球气候变暖问题的原料在按需碳纳米纤维的制造。

  Licht称他的方法是“天空中的钻石”。这意味着碳是钻石制成的材料,也暗示了产品的高价值,例如可以由大气碳和氧气制成的碳纳米纤维。

  由于其效率,这种低能耗过程只需几伏电力,阳光和大量二氧化碳即可运行。从根本上说,该系统使用电解合成法制造纳米纤维。CO 2在熔融碳酸盐的高温电解浴中在1,380华氏度(750℃)下分解。将大气空气添加到电解槽中。在那里,当受到热和直流电流通过镍和钢的电极时,CO 2溶解。Licht说,碳纳米纤维在钢电极上积聚,可以将它们移除。

  为了为综合提供动力,通过混合和极其高效的聚光太阳能系统产生热量和电力。该系统将太阳光线聚焦在光伏太阳能电池上以发电,并在第二系统上产生热量和热能,从而提高电解槽的温度。

  Licht估计这种“太阳能热电化学过程”的电能成本约为每吨碳纳米纤维产品1,000美元,这意味着运行该系统的成本比产品产值低几百倍。

  “我们计算出与物理面积不到10%的撒哈拉大沙漠的大小,我们的工艺可以去除足够的CO 2以减少大气中含量那些在10年内的前工业革命的,”他说。

  目前,该系统尚处于试验阶段,Licht面临的最大挑战将是提升工艺流程并获得制造尺寸始终如一的纳米纤维的经验。“我们正在迅速扩大规模,”他补充说,“很快就应该在每小时制造数十克纳米纤维的范围内。”

  Licht解释说,该集团最近取得的一项进展是能够使用比最初开发过程更少的能量来合成碳纤维。“碳纳米纤维的生长可以在750摄氏度下低于1伏特,例如远低于1000摄氏度工业铝生产中使用的3-5伏特,”他说。

  标题

  二氧化碳利用的新方法:碳熔化空气电池

  抽象

  随着地球大气中二氧化碳(CO 2)水平的增加,对气候变化的影响日益明显。随着减少对化石燃料依赖和降低碳排放的需求增加,向可再生能源的过渡是必要的。必须为可再生能源建立具有成本效益的大规模电能存储,以成为未来的可持续选择。我们之前已经证明,二氧化碳可以直接从空气中捕获,太阳能效率高达50%,并且在STEP过程中可以电化学地避免与水泥形成和其他商品生产相关的二氧化碳.1-3

  我们集团在2013年底推出的碳熔融空气电池具有吸引力,因为它具有可扩展性,位置灵活性和现成资源构建,可提供可用于大规模应用的电池,例如可再生电力的存储0.4

  不常见的是,碳质熔融空气电池可直接利用空气中的二氧化碳:

  (1)充电:CO 2(g) - > C (固体) + O 2(g)

  (2)放电:C (固体) + O 2(g) - > CO 2(g)

  更具体地,在含有添加的氧化物的熔融碳酸盐电解质中,例如碳酸锂与氧化锂,4电子充电反应等。1接近100%法拉第效率,可以描述为以下两个方程式:

  (1a)O 2- (溶解) + CO 2(g) - > CO 3 2- (熔融)

  (1b)CO 3 2- (熔融) - > C (固体) + O 2(g) + O 2- (溶解)

  因此,供电通过直接从CO形成的碳2在我们的地球大气,碳熔融空气电池是一种可行的系统,以提供大型能量存储。

  1)S.Licht,“高效太阳能驱动的合成,碳捕获和脱盐,STEP:太阳能热电化学生产燃料,金属,漂白剂” Advanced Materials,47,5592(2011)。

  2)S. Licht,H。Wu,C。Hettige,B。Wang,J。Lau,J。Asercion,J。Stuart“STEP Cement:Solar Thermal Electrochemical Production of CaO without CO 2 emission,” Chemical Communications,48, 6019(2012)。

  3)S. Licht,B。Cui,B。Wang,F.-F。Li,J.Lau,S.Liu,“通过N 2和蒸汽电解在纳米级Fe 2 O 3的熔融氢氧化物悬浮液中合成氨”,Science,345,637(2014)。

  4)S. Licht,B。Cui,J。Stuart,B。Wang,J。Lau,“”Molten Air Batteries - 一种新的,最高能量级的可充电电池,能源与环境科学,6,3646(2013) 。

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