科學家發明了一種將二氧化碳轉化為液體燃料的新方法,可以有效地在燃料電池中儲存能量。
這種燃料有朝一日可能成為綠色交通的未來,與相同體積的氫氣相比,它可以在儲罐中註入更多的能量,同時也可以作為整個化學生產行業的基石。
最近幾年一種基於甲酸的新技術作為下一代燃料電池引起了人們的注意。
甲酸當我們想到未來的燃料時,通常不會想到這一點。人們發現它自然會導致蜜蜂和螞蟻螫傷的疼痛,它是一種強大的能量載體。只是目前需要付出很大的努力才能集中到有用的形式。
德州休士頓萊斯大學的工程師重新思考了整個生產過程,並提出了一種巧妙的方法來取消一些更複雜的步驟,使流程更加有效率。
“通常人們會減少鹽水等傳統液體電解質中的二氧化碳,”化學家王浩天說。
這些溶解的鹽有助於將氣體轉化為儲存能量的分子。但一旦你有了燃料,你還要處理濃濃的鹽水湯,篩出甲酸是一項艱苦的工作。
“因此,我們採用了傳導質子的固體電解質,並且可以由不溶性聚合物或無機化合物製成,從而消除了對鹽的需求,”王說。
用固體基質代替電解質只是一項改進。第二個是提出一個強大的催化劑來加速轉化過程。一個常見的挑戰是將催化劑保持在您想要的位置,而不會隨著時間的推移而降解並需要更換。
鉍只是這項工作的催化劑。它比其他能夠完成相同任務的金屬體積更大,因此不會輕易移動。您只需要足夠的材料即可將實驗室測試轉變為產業。
研究團隊在這裡也找到了解決方案。
“目前,人們生產毫克或克級的催化劑,”該調查的主要作者夏川說。
“我們開發了一種以公斤級生產它們的方法。”
由此產生的裝置被設計為引導二氧化碳通過催化劑,在催化劑中二氧化碳轉化為一種帶負電的分子,稱為甲酸。
它從那裡擴散到固體電解質核心,在那裡它與水的第二次催化反應釋放的氫離子相遇,產生高度濃縮的甲酸溶液。
到目前為止,該過程已被證明可以將來自電源的約 42% 的電力轉化為可用於生產的化學形式。用於燃料電池。
這種電力可以很容易地來自再生能源,例如光伏電池或風力渦輪機,提供了一種巧妙的新方法來儲存來自其他可變電源的能量。
「作為其他化學品的原料,以及氫氣儲存材料,它在化學工程行業中也很重要,它可以容納的能量是同體積氫氣的近 1,000 倍,而氫氣很難壓縮,”王說。
“這目前對氫燃料電池汽車來說是一個巨大的挑戰。”
開採大氣中的二氧化碳以滿足我們的需求氣候變遷背景下能源需求不斷成長聽起來像是一個成功的解決方案。
科技正在快速發展,尋找利用我們過量的溫室氣體來擺脫污染燃料的方法,從尋找方法到用它為電池充電從自然的頁面中取一片葉子並改善光合作用本身。
同時,其他研究人員熱衷於將其轉變為固體物質資源。如果不只要將這些東西深埋在地下再次以岩石形式出現。
無論我們做什麼,都需要先滿足經濟需求,然後才能滿足我們的自我保護意識。
這項研究發表於自然能源。