能源新突破!科學家將二氧化碳變成環境友善的可用燃料

能源新突破!科學家將二氧化碳變成環境友善的可用燃料

科學家發明了一種將二氧化碳轉化為液體燃料的新方法,可以有效地將能量儲存在燃料電池中。這種燃料有天可能成為綠色交通的未來,能將比氫氣更多的能量塞進油箱,同時也可以作為整個化工生產業的基石。

近年來,用甲酸作為下一代燃料電池的新技術受到關注。當我們想到未來的燃料時,通常不會想到甲酸,它是一種天然的強大能量載體,只是它目前需要花費很多精力才能濃縮成有用的形式。美國萊斯大學的工程師們提出了一種巧妙的方法,取消了一些比較複雜的步驟,大幅提高了這過程的效率。

化學家Haotian Wang表示,「通常大家會減少傳統液體電解質(如鹹水)中的二氧化碳。」

那些溶解的鹽有助於將氣體轉化為儲存能量的分子,不過,一旦你得到了燃料,也有一層厚厚的鹽水需要處理,要將甲酸分開來是很艱苦的工作。

Wang表示,「所以我們使用固體電解質來傳導質子,可以用不可溶性聚合物或無機化合物製成,不需要鹽。」

用固體基質代替電解質只是其中一個改進,第二個是找出強大的催化劑來加速轉換過程, 一個普遍的挑戰是將催化劑保持在您想要的地方,而不讓它降低而需要隨時更換。鉍只是最適合的催化劑,它比其他相同任務的金屬體積更大,它不會輕易移動,只需要足夠的材料就可以將實驗室變成一個企業。

研究作者Chuan Xia表示,「目前,大家都是以毫克或克規模生產催化劑。我們開發了一種以公斤規模生產它們的方法。」

新的裝置將二氧化碳通過催化劑,把它轉化成甲酸鹽的帶負電荷分子,從那裡它會擴散到固體電解質核心中,在那裡它會遇到與水的第二催化反應釋放出的氫離子,結果是產生高度濃縮的甲酸。

目前,該過程已證明可從一個電源將約42%的電力轉換為可用於燃料電池的化學形式。這種電力可以來自再生能源,例如光伏電池或風力發電機,它提供了一種從不同電源儲存能量的新方法。

Wang表示,「要成為化學工程界中作為其他化學品的原料,與氫氣的儲存材料,能夠容納比相同氫氣量多1000倍的能量,這是難以被壓縮,這對氫燃料電池汽車來說是一個巨大的挑戰。」

為了滿足我們在氣候變遷中不斷增長的能源需求,開採大氣中的二氧化碳聽起來像是一個成功的解決方案。

該研究發表在Nature Energy上。

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