科学家开发将二氧化碳转化为燃料的新方法 或可用于制造火星燃料

2021年09月26日 09:17 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,辛辛那提大学的工程师们正在开发将温室气体转化为燃料的新方法,以应对气候变化并让获得火星燃料。辛辛那提大学工程与应用科学学院副教授吴敬杰(音译)和他的学生在一个反应器中使用碳催化剂将二氧化碳转化为甲烷。该反应被称为"萨巴捷反应",来自已故法国化学家保罗·萨巴捷,国际空间站用它来清除宇航员呼吸的空气中的二氧化碳,并产生火箭燃料以保持空间站在高轨道上。

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但吴敬杰想得更远。火星大气几乎完全由二氧化碳组成。吴敬杰说,宇航员可以通过在红色星球上制造他们到达后所需的燃料来节省他们返程所需的一半燃料。他表示:“这就像火星上的一个加油站。你可以很容易地通过这个反应器泵送二氧化碳,并为火箭生产甲烷,”

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辛辛那提大学的研究发表在《自然通讯》杂志上,合作者来自莱斯大学、上海大学和华东理工大学。吴敬杰通过研究电动汽车的燃料电池开始了他的化学工程生涯,但大约10年前开始在他的化学工程实验室研究二氧化碳转化。

“我意识到,温室气体将成为社会的一个大问题,”吴敬杰说。“很多国家都意识到,二氧化碳是我们社会可持续发展的一个大问题。这就是为什么我认为我们需要实现碳中和。”

拜登政府已经设定了一个目标,即到2030年实现温室气体污染物减少50%,到2050年实现依靠可再生能源的经济。“这意味着我们将不得不回收二氧化碳,”他说。

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吴敬杰和他的学生们,包括主要作者和辛辛那提大学博士生张天宇,正在试验不同的催化剂,如石墨烯量子点--只有纳米大小的碳层--可以增加甲烷的产量。吴敬杰说,这个过程有希望帮助缓解气候变化。但它也有一个很大的商业优势,即作为副产品生产燃料。

"这个过程比10年前的产量高100倍。所以你可以想象,进展会越来越快,"吴敬杰说。"在未来10年,我们会有很多创业公司将这项技术商业化。"

吴敬杰的学生正在使用不同的催化剂,不仅生产甲烷,而且生产乙烯。乙烯被称为世界上最重要的化学品,用于制造塑料、橡胶、合成服装和其他产品。

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"绿色能源将是非常重要的。在未来,它将代表一个巨大的市场。所以我想研究它,"张天宇说。

吴敬杰说,当与太阳能或风能等可再生能源结合时,从二氧化碳中合成燃料变得更加具有商业可行性。"现在我们有多余的绿色能源,我们只是扔掉了。我们可以将这些多余的可再生能源储存在化学品中,"他说。

这个过程是可扩展的,可用于能产生数吨二氧化碳的发电厂。而且它是有效的,因为转换可以在产生多余二氧化碳的地方进行。

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吴敬杰说,利用二氧化碳生产燃料方面的进展使他对人类在有生之年踏上火星更有信心。

"现在,如果你想从火星回来,你将需要携带两倍的燃料,这非常重,"他说。"而在未来,你将需要其他燃料。所以我们可以从二氧化碳中生产甲醇,并利用它们来生产其他下游材料。然后也许有一天我们可以在火星上生活。"

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