科学家发明了一种将二氧化碳转化为液体燃料的新方法,可以有效地在燃料电池中储存能量。
这种燃料有朝一日可能成为绿色交通的未来,与相同体积的氢气相比,它可以在罐中注入更多的能量,同时也可以作为整个化学生产行业的基石。
最近几年一种基于甲酸的新技术作为下一代燃料电池引起了人们的关注。
甲酸当我们想到未来的燃料时,通常不会想到这一点。 人们发现它自然地会导致蜜蜂和蚂蚁蜇伤的疼痛,它是一种强大的能量载体。 只是目前需要付出很大的努力才能集中到有用的形式。
德克萨斯州休斯顿莱斯大学的工程师重新思考了整个生产过程,并提出了一种巧妙的方法来取消一些更复杂的步骤,从而使过程更加高效。
“通常人们会减少盐水等传统液体电解质中的二氧化碳,”化学家王浩天说。
这些溶解的盐有助于将气体转化为储存能量的分子。 但一旦你有了燃料,你还要处理浓浓的盐水汤,而筛出甲酸是一项艰苦的工作。
“因此,我们采用了传导质子的固体电解质,并且可以由不溶性聚合物或无机化合物制成,从而消除了对盐的需求,”王说。
用固体基质代替电解质只是一项改进。 第二个是提出一种强大的催化剂来加速转化过程。 一个常见的挑战是将催化剂保持在您想要的位置,而不会随着时间的推移而降解并需要更换。
铋只是这项工作的催化剂。 它比其他能够完成相同任务的金属体积更大,因此不会轻易移动。 您只需要足够的材料即可将实验室测试转变为产业。
研究团队在这里也找到了解决方案。
“目前,人们生产毫克或克级的催化剂,”该调查的主要作者夏川说。
“我们开发了一种以公斤级生产它们的方法。”
由此产生的装置被设计为引导二氧化碳通过催化剂,在催化剂中二氧化碳转化为一种带负电的分子,称为甲酸。
它从那里扩散到固体电解质核心,在那里它与水的第二次催化反应释放的氢离子相遇,产生高度浓缩的甲酸溶液。
到目前为止,该过程已被证明可以将来自电源的约 42% 的电力转化为可用于生产的化学形式。用于燃料电池。
这种电力可以很容易地来自可再生能源,例如光伏电池或风力涡轮机,提供了一种巧妙的新方法来存储来自其他可变电源的能量。
“作为其他化学品的原料,以及氢气储存材料,它在化学工程行业中也很重要,它可以容纳的能量是同体积氢气的近 1,000 倍,而氢气很难压缩,”王说。
“这目前对氢燃料电池汽车来说是一个巨大的挑战。”
开采大气中的二氧化碳以满足我们的需求气候变化背景下能源需求不断增长听起来像是一个成功的解决方案。
技术正在飞速发展,寻找利用我们过量的温室气体来摆脱污染燃料的方法,从寻找方法到用它给电池充电从自然的页面中取一片叶子并改善光合作用本身。
与此同时,其他研究人员热衷于将其转变为固体物质资源。 如果不只需将这些东西深埋在地下再次以岩石形式出现。
无论我们做什么,都需要先满足经济需求,然后才能满足我们的自我保护意识。
这项研究发表于自然能源。