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盖世汽车讯 能够捕捉并能转化发电厂二氧化碳的系统在停止气候变化方面是异常重要的工具,然则大多数此类系统都相对低效且昂贵。现在,据外媒报道,美国麻省理工学院(MIT)的研究人员研发了一种方式,能够大大地提升使用催化外面提升碳捕捉电化学反映效率的系统的性能。

行使染料展现水中二氧化碳的浓度(图片泉源:MIT)

对于碳捕捉而言,此类催化系统是一个异常有吸引力的选择,由于其能够发生有价值的产物,如运输燃料或化学原料,此类产物可为该历程提供优势,从而抵消降低二氧化碳排放的成本。

在此类系统中,通常有一股含有二氧化碳的气体通过水来运输二氧化碳以举行电化学反映。此类气体穿过水时行动缓慢,从而降低了二氧化碳的转化速率。新设计确保了这股二氧化碳一直集中于靠近催化剂外面的水中,从而可将该系统的性能翻倍。

研究人员示意:“二氧化碳捕捉是当今的挑战,有许多方式可以捕捉二氧化碳,包罗地质封存、海洋存储、矿化和化学转化等方式。当谈及行使此类温室气体制成有用、可出售的产物时,电化学转化手艺是一种异常有发展前景的方式,然则仍需要改善手艺才可以使其具有经济可行性。我们的研究目的就是领会该历程中最大的瓶颈是什么,以及若何改善或缓解瓶颈。”

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研究人员发现,瓶颈在于若何将二氧化碳输送至催化剂外面,从而促进所需的化学转化。在此类电化学系统中,含有二氧化碳的一股气体会在压力下与水夹杂,或者通过一个装有催化剂质料(如铜)的容器让其冒泡。然后,再施加电压以促进发生碳化合物的化学反映,此类碳化合物可以转变成燃料或者其他产物。

此类系统中面临两个挑战:反映举行得异常之快以至于其消耗二氧化碳的速率超过了供应的速率,把所供应的二氧化碳都用光了;若是此类情况发生,水分解成氢和氧的反映就会占上风并会消耗掉投入到该反映中的大部分能量。

之前研究人员曾试图通过修饰催化剂外面,增添反映的外面积,从而优化此类反映,然则未能到达预期效果,由于供应到外面的二氧化碳不能跟上反映速率的增添,因此随着时间的推移,转而生产出氢气。

研究人员通过在催化剂质料四周放置吸引气体的外面以解决上述问题。此种质料是一种具有特殊纹理的“亲气”超疏水质料,排挤水然则能够让称为胸甲(plastron)的滑腻气体层紧贴其外面,让流入的二氧化碳正好正对着催化剂,从而将二氧化碳转化反映实现最大化。通过使用基于染料的pH值指示器,研究人员能够将测试样本中的二氧化碳浓度实现可视化,而且清晰解释二氧化碳浓度增添源于该胸甲。

在行使该装置的一系列实验室实验中,碳转化反映的速率翻了一番,而且此种反映会连续一段时间,而原来的实验中,此种反映很快就会消逝。该系统能够以高速率发生乙烯、丙醇和乙醇(一种潜在的汽车燃料)。与此同时,氢反映被大幅削减了。只管该项新研究能够微调该系统,让其发生所需的产物组合,但在某些应用中,可能可以实现优化产氢以作为燃料的预期效果。

通过将二氧化碳集中到催化剂外面,该新系统还发生了两种有用的碳化合物,丙酮和乙酸,而此前的电化学系统都没有探测到此两种碳化合物。

研究人员示意,在早期阶段的实验室研究中,一条疏水吸引气体的质料被放在一个铜电极旁边,但在未来的研究中,可能会接纳一组麋集交织并联的金属板来制成一种实用性装备。

(责任编辑: HN666)
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