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工程師找到了一種巧妙的方法將廢二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的材料

2020-06-13 16:38上一篇:什么控制山高?令人驚訝的是,它不是侵蝕 |下一篇:研究發(fā)現(xiàn),COVID-19鎖定使兒童肥胖惡化

悉尼新南威爾士大學(xué)的化學(xué)工程師已經(jīng)開發(fā)出新技術(shù),可以將有害的二氧化碳排放物轉(zhuǎn)化為化學(xué)基石,從而生產(chǎn)有用的工業(yè)產(chǎn)品,例如燃料和塑料。

如果在工業(yè)環(huán)境中得到驗證并被大規(guī)模采用,那么該過程將為世界向綠色經(jīng)濟過渡提供喘息的空間。

在今天發(fā)表在《先進能源材料》雜志上的一篇論文中,來自新南威爾士大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院的Rahman Daiyan博士和Emma Lovell博士詳細介紹了一種制造納米顆粒的方法,該納米顆??纱龠M將廢二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的工業(yè)成分。

開放式火焰

研究人員在由Scientia教授Rose Amal領(lǐng)導(dǎo)的顆粒與催化研究實驗室中進行了研究,結(jié)果表明,通過使用稱為火焰噴霧熱解(FSP)的技術(shù)在非常高的溫度下制備氧化鋅,他們可以制造出充當(dāng)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為“合成氣”的催化劑-氫氣和一氧化碳的混合物,用于制造工業(yè)產(chǎn)品。研究人員說,這種方法比當(dāng)今可用的方法更便宜,并且可擴展到重工業(yè)的要求。

Lovell博士說:“我們使用了明火,該明火在2000度下燃燒,以生成氧化鋅的納米粒子,然后可以將其利用電將CO 2轉(zhuǎn)化為合成氣。”

“合成氣通常被認為是樂高的化學(xué)等同物,因為氫和一氧化碳這兩個組成部分可以以不同的比例使用,以制造合成柴油,甲醇,酒精或塑料之類的東西,它們是非常重要的工業(yè)前體。

“因此,實質(zhì)上,我們正在做的就是將CO 2轉(zhuǎn)化為可用于制造所有這些重要工業(yè)化學(xué)品的前體。”

關(guān)閉循環(huán)

Daiyan博士說,在工業(yè)環(huán)境中,含有FSP生產(chǎn)的氧化鋅顆粒的電解槽可用于將廢CO 2轉(zhuǎn)化為有用的合成氣排列。

“ 例如,發(fā)電廠或水泥廠的廢CO 2可以通過該電解槽,并且在內(nèi)部,我們以電極形式燃燒有火焰噴涂的氧化鋅材料。當(dāng)我們通過廢CO 2時,是用電進行處理,然后以一氧化碳和氫氣的混合氣形式從出口釋放出來。”

研究人員說,實際上,他們正在關(guān)閉產(chǎn)生有害溫室氣體的工業(yè)過程中的碳循環(huán)。而且,通過對FSP技術(shù)燃燒納米顆粒的方式進行小幅調(diào)整,它們可以確定二氧化碳轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的合成氣構(gòu)件的最終混合物。

Daiyan博士說:“目前,您是通過使用天然氣來生產(chǎn)合成氣的,而天然氣是從化石燃料中產(chǎn)生的。” “但是我們正在使用廢二氧化碳,然后將其轉(zhuǎn)換成合成氣的比例取決于您要使用的二氧化碳行業(yè)。”

例如,一氧化碳和氫氣之間的一對一比例使其自身適合用作燃料的合成氣。Daiyan博士說,但是一氧化碳和氫氣的比例為四份是適合于制造塑??料的。

便宜又容易

在選擇氧化鋅作為催化劑時,研究人員確保了他們的解決方案仍然是以前在該領(lǐng)域嘗試過的便宜的替代方案。

Daiyan博士說:“過去曾嘗試使用昂貴的材料,例如鈀,但這是首次在澳大利亞本地開采的非常便宜和豐富的材料已成功應(yīng)用于廢二氧化碳轉(zhuǎn)化問題。”

Lovell博士補充說,使該方法更具吸引力的是使用FSP火焰系統(tǒng)來創(chuàng)建和控制這些有價值的材料。

她說:“這意味著它可以在工業(yè)上使用,可以按比例縮放,制造材料的速度非??烨曳浅S行?。”

“我們無需擔(dān)心使用真正昂貴的金屬和前體的復(fù)雜合成技術(shù)-我們可以燃燒它,并在10分鐘內(nèi)準備好將這些顆粒準備就緒。通過控制燃燒方式,我們可以控制這些比率所需的合成氣構(gòu)件。”

擴大

雖然二人組已經(jīng)建造了一個電解槽,該電解槽已通過包含污染物的CO 2廢氣進行了測試,但將技術(shù)擴展到可以轉(zhuǎn)化發(fā)電廠產(chǎn)生的所有廢氣二氧化碳的地步仍然遙遙無期。

“我們的想法是,我們可以采用CO 2的點源,例如燃煤發(fā)電廠,天然氣發(fā)電廠甚至是天然氣礦,您可以釋放大量的純CO 2,我們可以從根本上進行改造這些設(shè)備后端的技術(shù)。然后,您可以捕獲產(chǎn)生的CO 2并將其轉(zhuǎn)化為對工業(yè)具有巨大價值的東西,” Lovell博士說。

該小組的下一個項目將是在煙氣環(huán)境中測試其納米材料,以確保它們能夠耐受惡劣條件和工業(yè)廢氣中發(fā)現(xiàn)的其他化學(xué)物質(zhì)。


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